Сварка металлических конструкций корпуса судна

Государственное бюджетное образовательное учреждение Саратовской области

среднего профессионального образования

«Саратовский техникум строительных технологий и сферы обслуживания»

 

 

 

 

 

Профессия: «Наладчик сварочного и газоплазморезательного оборудования»

 

 

 

 

 

Наименование  темы:___________________________________________________

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

 

 

 

 

 

 

Письменная  экзаменационная работа

 

 

 

 

 

 

	Выполнил:
	(Ф.И.О.)
	Учащийся группы:			43
	Руководитель:
	Сорокин Н.В.
	(Ф.И.О.)
	Подпись:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г.Саратов – 2012/2013 уч.год

 

Содержание

 

	Введение	3
Раздел I	Наладка высокочастотных  преобразователей для инверторных  источников	5
Раздел II	Сварка металлических конструкций корпуса судна	14
2.1	Общая характеристика	14
2.2	Назначение изделия, конструкция	15
2.3	Выбор сварочного оборудования, приспособления и инструменты	17
2.4	Материалы применяемые  при сварке	18
2.5	Требования к подготовке деталей под сварку	19
2.6	Выбор ориентированных  режимов сварки	22
2.7	Процесс сварки (технология и техника)	22
2.8	Контроль качества сварочных  изделий (готовых изделий и конструкций)	23
Раздел III	Техника безопасности	27
	Заключение	32
	Список используемых источников	33

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Современный человек  для удовлетворения своих потребностей пользуется зданиями, сооружениями, средствами транспорта и связи и другими  механизмами и системами, которые обеспечиваю все потребности и запросы человека. При изготовлении и строительстве машин, зданий и сооружений возникает возможность соединять и закреплять различные материалы и детали из этих материалов. Одним из способов соединения деталей является сварка.

Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местом или общем нагреве или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого.

Сварку и термическую резку широко используют в народном хозяйстве страны. Это объясняется, прежде всего, экономией металла. При изготовлении сварных конструкций применяют стыковые соединения, при изготовлении клепаных - нахлесточные. Благодаря этому экономия металла, например, при сварке строительных конструкций (фермы, колонны, балки) составляет около 20%. Сокращение расхода металла снижает стоимость сварных изделий. Стоимость их снижается также за счет сокращения трудоемкости на 5-30% против трудоемкости изготовления клепаных изделий.

Дуговая сварка покрытыми  электродами и газовая сварка имеют большое значение для народного хозяйства страны. В 1975 г. этими видами сварки выполнено соответственно 38,5 и 5,5% сварных изделий, промышленные предприятия и строительные организации изготовили более 56 млн. тонн сварных конструкций.

Определение сварки относится  к металлам и неметаллические  материалам (пластмассы, стекло, резина и т. д.).

В зависимости от условий, при которых осуществляется сваривание частиц металла, различают сварку плавлением и сварку давлением.

Основоположниками дуговой  сварки являются. В. В. Петров, П. Н. Бенардос и П. Г. Славянов. Василий Владимирович Петров (1761-1834) - русский электротехник., профессор Санкт-Петербургской Медико-хирургической академии производил в 1802 г. опыты с вольтовым столбом, впервые в мире получил электрическую дугу и предсказал возможность использования ее для освещения, а также и для расплавления металлов. Долгое время дуга не находила практического применения как в России, так и за рубежом из-за низкого технического развития промышленности.

Николай Николаевич Бенардос (1842-1905) автор многих изобретений в различных отраслях техники, в 1882 г. применил дугу для сварки, а в 1885 г. взял патент под названием «Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока». Н.Н. Бенардос в 1885 г. организовал в Петербурге общество «Электрогефест», которое выполняло сварочные работы в различных местах России Сохранившиеся в архиве Н.Н. Бенардоса описания, чертежи и рисунки указывают на то, что по существу все виды дуговой сварки, применяющиеся ныне, предложены им: сварка угольным и металлическим электродами, в том числе и с применением флюса, сварка косвенно действующей думой, горящей между двумя электродами, сварка в защитном газе. Им предложены также магнитное управление дугой и автоматы для сварки угольным и металлическим электродами.

В настоящее время  существует очень много различных  способов сварки, которые применяются  не только в изготовлении, но и в восстановлении деталей и конструкций:

газовая, электрошлаковая, сварка в защитных газах, диффузионная сварка, электронно-лучевая сварка, лазерная сварка и др.

 

 

 

 

Раздел I

Наладка высокочастотных преобразователей для инверторных источников

 

Высокочастотные преобразователи, нашедшие применение сварочных выпрямителях, — это конверторы однотактный, моствой и полумостовой двухтактные, а также все они с резонансным инвертором.

 

Принцип действия выпрямителя с инвертором поясним с помощью рис. 1. Входной выпрямительный блок VD1 преобразует переменное напряжение сети в постоянное, которое сглаживается с помощью входного фильтра L1-С1. Затем напряжение этого сетевого выпрямителя u_вс преобразуется в однофазное переменное u₁ высокой частоты с помощью инвертора на двух транзисторах VT1 и VT2. Далее напряжение понижается трансформатором Т до u₂, выпрямляется блоком вентилей VD2, проходит через высокочастотный фильтр L2-С2 и подается на дугу в виде сглаженного напряжения u_в.

Подробнее рассмотрим процессы в инверторе. При подаче сигнала на базу транзистора VT1 отпирается его коллекторная цепь, и по первичной обмотке трансформатора в интервале времени t₁ протекает ток в направлении, показанном на рис. 1, а тонкой линией. При снятии сигнала с базы этот ток прекращается. С некоторой задержкой отпирается транзистор VT2, при этом в интервале времени t₂ ток по трансформатору идет в направлении, показанном на рис. 1, а штриховой линией. Таким образом, по первичной обмотке трансформатора идет переменный ток. Длительность его периода Т и частота f = 1/Т зависят от частоты пуска транзисторов, определяемой системой управления. Обычно частота устанавливается на уровне 1…... 100 кГц. Поскольку эта частота не зависит от частоты сети, такой

 

Рис. 1: Принципиальная схема (а) и карта напряжений (б) выпрямителя с транзисторным инвертором

 

инвертор называют автономным. Иногда инвертор конструктивно объединяют с транформатором Т, выпрямительным блоком VD2 и фильтром L2-C2. Такое устройство называют конвертором, у него на выходе, как и на входе, постоянное напряжение, но меньшей величины.

Инвертор - это устройство, преобразующее постоянное напряжение в переменное. Конвертор — устройство для понижения или увеличения постоянного напряжения, иногда с промежуточным высокочастотным звеном. С появлением инверторных источников более простые неинверторные стали называть конвенциональными, т.е. обычного типа.

Регулирование режима сварки осуществляется несколькими способами: амплитудным, частотным и широтным. Например, если входной выпрямительный блок VD1 выполнить тиристорным, то при фазовом управлении напряжением U_BC изменится и амплитуда высокочастотного напряжения U₂ и среднее значение U_в

выпрямленного напряжения (рис. 2 а):

U_в.с. ↑→ U₁ ↑→ U₂ ↑→ U_в

Возможно также регулирование  изменением частоты импульсов (рис. 2 б):

f ↑→ Т ↓→ U_в. ↑

Наибольшее распространение  получил способ широтного регулирования, при котором изменяется продолжительность импульсов (рис. 2 в):

t ↑→ U_в. ↑

Рис.2 Регулирование  напряжения инверторного источника  изменением амплитуды [а], частоты (б) и ширины [в] импульсов

 

Внешние характеристики выпрямителя с инвертором зависят главным образом от конструктивных особенностей инвертора и трансформатора. Естественная внешняя характеристика собственно инвертора почти жесткая. Но поскольку индуктивное сопротивление трансформатора Х_т, пропорциональное частоте инвертирования f, велико даже при небольшом магнитном рассеянии, то характеристика выпрямителя в целом получается падающей. Обычно же внешние характеристики формируются искусственно с помощью системы управления. Например, для получения крутопадающих характеристик вводится отрицательная обратная связь по току, при которой с увеличением сварочного тока частота инвертирования снижается, что приводит к уменьшению выпрямленного напряжения:

I_g ↑→ f ↓→ U_в. ↓

Подобным образом для  получения жестких характеристик вводится обратная связь по выпрямленному напряжению:

f ↑→ Т ↓→ U_в. ↑

U_в. ↓→ f ↑→ U_в. ↑→ U_B = const

В выпрямителе с инвертором сравнительно легко получить - комбинированную внешнюю характеристику, сформированную с нескольких участков (см. рис. 2. Б).

Рис.3. Внешние характеристики простейшего (а) и современного (б) источников для ручной сварки

 

Однотактный преобразователь показан на рис. 4 а. При отпирании транзисторов VT1 и VT2 по первичной обмотке трансформатора идет импульс тока, показанный тонкой линией. Затем следует пауза, после чего в этом же направлении проходит такой же импульс. В однотактном инверторе ток оказывается переменным только по величине, но не по направлению. Недостатком такой схемы является значительное перенапряжение на транзисторах в момент их выключения. Этот дефект устраняется при установке рекуперационных (обратных) диодов VD1, VD2, благодаря которым с момента выключения транзисторов энергия, запасенная в индуктивности первичной цепи, возвращается во входной фильтр. При этом по первичной обмотке через диоды по пути, показанному штриховой линией, идет постепенно снижающийся ток. Теперь обратимся к процессам в сварочной цепи. Импульс тока, трансформированный во вторичной обмотке, передается нагрузке через диод VD3 по пути, показанному тонкой линией. После этого ток в нагрузке поддерживается за счет энергии, запасенной в индуктивности L. С этой целью используется обратный диод VDA, ток по которому показан штриховой линией. Регулирование выходного напряжения U_B осуществляется изменением интервала включенного состояния транзисторов t_r в течение полного такта Г по соотношению

U_B=U_B._C (w₂t_t/w₁T)

так что с увеличением t_t возрастает и U_B.

Достоинствами однотактного преобразователя являются относительная  простота схемы и малое число полупроводниковых элементов. Существенным недостатком схемы следует считать сравнительно большие размеры магнитопровода и обмоток у трансформатора из-за сильного насыщения железа, поскольку при неизменном направлении токов в обмотках оно не перемагничивается от такта к такту.

Двухтактный мостовой преобразователь  показан на рис. 4 б. В первом такте одновременно включаются транзисторы VT1 и VT3, и от первичного источника — входного выпрямительного блока с напряжением U_BC — по первичной обмотке трансформатора Т идет ток, показанный тонкой линией. Верхняя часть вторичной обмотки в этом такте питает нагрузку через диод VDI, направление этого тока также показано тонкой линией. Затем наступает интервал выключенного состояния всех транзисторов. Во втором такте в цепи первичной обмотки работают транзисторы

 

Рис. 4 Схема однотактного (а) и двухтактного мостового (б) преобразователей

 

VT2 и VT4, а нагрузка  питается от нижней части вторет  обмотки через диод VD2, путь тока  при этом показан штриховой линией. Среднее значение U_B регулируется изменением времени 2t, включенного состояния транзисторов в полном времени цикла Т:

U_B=U_B._C (w_2t/2w1)(2t_Т/T) = U_B._C (w₂ t_Т/w₁T)

 

Выпрямитель марки ДС.250.33 (НПП «Технотрон», Чебоксары) предназначен для для ручной сварки покрытым электродом. В его состав входят  автоматический

 

Рис.5. Упрощенная принципиальная схема выпрямителя ДС.250.33

 

выключатель QF(рис. 5), фильтр А1, входной выпрямительный блок А2, сглаживающий фильтр A3, инвертор А4, трансформатор Т и выходной выпрямительный блок А5. На схеме не показаны вентилятор, плата управления, плата драйвера и приборы управления и контроля.

Входной фильтр А1 защиты от радиопомех имеет П-образную конструкцию из конденсаторов О — С8 и дросселей LI—L3 и обеспечивает электромагнитную совместимость источника с чувствительными к помехам производственными системами автоматизации. Входной выпрямительный блок А2 представляет собой комплектную схему трехфазного мостового выпрямления из шести диодов VD1 - VD6. Сглаживающий фильтр L4 — L5—С9— С10 обеспечивает качественное питание инвертора. Пуск последнего с помощью тиристора VS выполняют только после полной зарядки конденсаторов С9, С10 через балластный реостат R. Инвертор собран из восьми транзисторов VT1 — VT8 и двух высокочастотных диодов VD7, VD8. Транзисторы образуют два плеча по четыре штуки в каждом: VT1 — VT4 и VT5 — VT8. Каждый такт paботы инвертора начинается с включения транзисторов. После выключения транзисторов частичное размагничивание магнитопровода обеспечивается рекуперированием (возвратом) части энергии первичной обмотки через обратные диоды VD7, VD8 в фильтр A3. Понижающий трансформатор Т выполнен на сердечнике из аморфного железа. Выходной выпрямительный блок А5 представляет собой набор из пяти высокочастотных диодов VD9— VD13 со сглаживающим дросселем L6. Таким образом, конвертор, состоящий из элементов A3, А4, Т, А5, представляет собой однотактный преобразователь высокого постоянного напряжения в низкое постоянное на зажимах Х5 и Х6. Чтобы слабым сигналом системы управления запускать мощные транзисторы VT1 — VT8, используется драйвер, выполняющий функцию промежуточного усиления и гарантирующий равномерную загрузку транзисторов и безопасную траекторию их переключения, т.е. плавное изменение тока при включении и выключении транзисторов.