МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Кафедра «Порошковая металлургия, сварка и технология материалов» Л. С. Денисов ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ Методическое пособие Ч а с т ь 2 Минск БНТУ 2014 1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Кафедра «Порошковая металлургия, сварка и технология материалов» Л. С. Денисов ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ Методическое пособие по лабораторным работам В 2 частях Ч а с т ь 2 Минск БНТУ 2014 2 УДК 621.791 (075.8) БКК 30.61я7 Д33 Р е ц е н з е н т ы : С. В. Медведев, д-р техн. наук, заведующий лабораторией синтеза технических систем Объединенного института проблем информатики; А. А. Радченко, канд. техн. наук, заместитель директора Института сварки и защитных покрытий ИСЗП Денисов, Л. С. Оборудование сварки плавлением : методическое пособие по лабо- раторным работам : в 2 ч. / Л.. С. Денисов. – Минск : БНТУ, 2012– 2014. – Ч. 2. – 2014. – 62 с. ISBN 978-985-550-464-2(Ч. 2). Рассмотрены требования к современным источникам питания сварочной дуги при сварке плавлением, в том числе обеспечение высокого и стабильного качества технологических процессов, а также надежности источников и оборудования, рацио- нального расходования электроэнергии. Особое внимание уделено исследованию состояния устойчивости системы «ис- точник – дуга», динамике вольт-амперных характеристик и современным инвертор- ным цифровым источникам, в том числе с микропроцессорным управлением и си- нергетическим режимом работы. Рекомендуется для студентов высших технических учебных заведений. Может быть полезно инженерам, магистрантам и аспирантам технических специальностей. Часть 1 вышла в 2012 г. УДК 621.791 (075.8) БКК 30.61я7 ISBN 978-985-550-464-2 (Ч. 2) © Денисов Л. С., 2014 ISBN 978-985-550-080-4 © Белорусский национальный технический университет, 2014 Д33 3 СОДЕРЖАНИЕ Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ СВАРОЧНЫХ УСТАНОВОК И ИСТОЧНИКОВ ТОКА ДЛЯ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ ОТКРЫТОЙ ДУГОЙ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Лабораторная работа № 1. Сварка постоянным током. . . . . . . . . . . 18 Лабораторная работа № 2. Сварка переменным током. . . . . . . . . . . 18 2. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СЖАТОЙ ДУГИ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Лабораторная работа № 3. Сварка постоянным и переменным током. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3. ИСТОЧНИКИ ТОКА ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Лабораторная работа № 4. Управляемый перенос электродного металла. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Лабораторная работа № 5. Импульсно-дуговая сварка в аргоне. . . 36 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНВЕРТОРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА ТИПА TRANS POCKET. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Лабораторная работа № 6. Сарка методом ММА. . . . . . . . . . . . . . . 43 Лабораторная работа № 7. Сварка методом WIG. . . . . . . . . . . . . . . 44 Лабораторная работа № 8. Сварка импульсной дугой методом WIG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ ИНВЕРТОРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА ТИПА TRANS TIG И MAGIC WAVE С МИКРОПРОЦЕССОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ. . . . . . . . . . . . . . . . 47 Лабораторная работа № 9. Сварка плавящимся стержневым электродом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Лабораторная работа № 10. Сварка WIG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ, ИНВЕРТОРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА С МИКРОПРОЦЕССОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ И РЕЖИМОМ SYNERGIC ТИПА TRANS PULS SYNERGIC. . . . . 50 Лабораторная работа № 11. Сварка MIG/MAG с режимом Synergic. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Лабораторная работа № 12. Сварка плавящимся стержневым электродом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 7. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ИСТОЧНИКАМИ ТОКА. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 ПРИЛОЖЕНИЯ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Диагностика неполадок источника тока. . . . . . . . . 57 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Уход, техническое обслуживание и утилизация. . . . 61 4 ВВЕДЕНИЕ Высокая производительность сварочного процесса и операций по изготовлению сварных конструкций достигается применением прогрессивных сварочных процессов, механизацией, автоматизаци- ей и роботизацией сварочного производства. Автоматизация и ро- ботизация сварки являются факторами значительного улучшения качества процессов и их стабильности. Высокая надежность, мо- бильность и управляемость сварочного оборудования, в свою оче- редь, являются важнейшими факторами обеспечения требуемого ка- чества сварных соединений. Благодаря созданию нового поколения источников тока с приме- нением силовых выпрямительных вентилей и промежуточного высо- кочастотного устройства – инвертора – оказалось возможным резко уменьшить массу (показатель А/кг увеличен с 2 до 5 А/кг) и габариты источника, в разы улучшить его динамические свойства, регулиро- вать процессы переноса металла, управлять формированием сварного соединения и выполнять другие важные функции при сварке. Начало применения инверторных источников было положено в конце 1980-х годов. С этого времени они непрерывно совершен- ствуются. Сегодня эксплуатируются источники на основе биполяр- ных транзисторов IGBT на частотах до 24 кГц, полевых моп-тран- зисторов серии MOSFET на частотах до 49 кГц и выше, весом 4–21 кг, на токи 130, 140, 200, 250 А. Дальнейшие разработки направлены на повышение надежности работы источников и частоты тока до 80–100 кГц и выше. В последние годы на рынке сварочного оборудования предлагаются новейшие цифровые источники тока инверторного типа с микропро- цессорным управлением, например, сварочные аппараты Trans Tig 2200, Trans Tig 2500/3000, Magic Wave 2500/3000, Trans Puls Synergic и др. Весь сварочный процесс регулируется центральным блоком управления и подключенным к нему цифровым обработчиком сигна- лов. В процессе сварки непрерывно производятся сбор фактических данных и реагирование на обнаруживаемые изменения, а управляю- щие алгоритмы обеспечивают поддержку заданного состояния, что обеспечивает высокое качество процессов сварочных работ. 5 В процессе выполнения лабораторных работ студенты изучают особенности работы источников питания и оборудования: устойчи- вость системы «источник–сварочная дуга», внешние характеристи- ки источника и их взаимосвязь со статической характеристикой сва- рочной дуги, перенос жидкого металла в сварочную ванну, управ- ление сварочной дугой и другие важные механизмы, обеспечиваю- щие устойчивость сварочнога процесса и формирование качествен- ных соединений. Особое внимание уделяется технике безопасности при подготовке источника к работе и в процессе сварки. 1. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ СВАРОЧНЫХ УСТАНОВОК И ИСТОЧНИКОВ ТОКА ДЛЯ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ ОТКРЫТОЙ ДУГОЙ К специализированным источникам тока принято относить ис- точники для сварки неплавящимся электродом в инертном газе (спо- соб TIG), источники тока для сварки сжатой дугой и источники для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом. Объектами свар- ки, как правило, являются тонкостенные контрукции (толщиной до 5–6 мм) из высокопрочных, нержавеющих сталей и сплавов, а также алюминиевых и титановых металлов и их сплавов, рис. 1.1. Рис. 1.1. Схема дуговой сварки неплавящимся электродом в инертных газах: 1 – присадочный пруток; 2 – защитный инертный газ; 3 – мундштук; 4 – электрод; 5 – изделие; 6 – сварочная дуга Источники тока для аргонодуговой сварки могут различаться по роду сварочного тока (постоянный или переменный) и характеру мо- дуляции тока (непрерывный, импульсный, высокочастотный). 6 Источники постоянного тока УДГ-350, Master TIG-2500 и анало- гичные им применяются для аргонодуговой сварки в инертном газе. На рис. 1.2 приведены блок-схема и циклограмма источника посто- янного тока. Рис. 1.2. Блок-схема (а) и циклограмма (б) источника постоянного тока для аргонодуговой сварки Источник постоянного тока рекомендуется для сварки метал- лов и сплавов преимущественно толщиной до 12 мм, см. рис. 1.2. Сварка выполняется дугой прямой полярности (минус на элект- роде). В сравнении с дугой обратной полярности здесь более благо- приятное распределение тепла дуги, поскольку большая его часть идет в анод – свариваемое изделие. Это позволяет увеличить токовую нагрузку на электрод и скорость сварки. Обычно источник пред- ставляет собой выпрямитель, состоящий из трансформатора и вы- прямительного блока на диодах или тиристорах. В последнее время применяются инверторные выпрямители. Внешняя характеристика источника должна быть крутопадающей с напряжением холостого хода около 50–80 В, т. е. в четыре–шесть раз превышающим рабо- чее. При этом обеспечиваются устойчивость процесса сварки и ста- а б 7 бильность тока при колебаниях длины дуги, что особенно важно при сварке изделий малой толщины. Начальное зажигание дуги выполняется бесконтактным спосо- бом с помощью высоковольтного высокочастотного генератора – осциллятора или возбудителя, поскольку при контактном способе зажигания наблюдаются недопустимое загрязнение шва вольфрамом и повышенный расход электрода. Зажигание дуги коротким замыка- нием допустимо, если источник обеспечивает установку тока корот- кого замыкания ниже сварочного. Защита основного источника от высокого напряжения высоко- частотного генератора осуществляется с помощью фильтра высоких частот. Заварка кратера при механизированной сварке должна обеспечи- ваться благодаря плавному снижению тока с помощью специально- го устройства. Это же устройство иногда используют для обеспече- ния плавного нарастания тока в начале сварки, что защищает элект- род от разрушения, поэтому регулирование тока должно быть плав- ным с очень высокой кратностью – не менее пяти. Обычно регулятор тока воздействует на тиристорный выпрямительный блок или об- мотку управления трансформатора, в новейших конструкциях регу- лирование выполняется с помощью инвертора или полупроводни- кового коммутатора. Программное управление. Последовательность включения и вы- ключения отдельных устройств источника обеспечивает цикл свар- ки, подачу газа перед сваркой в течение 0,5–3 с, включение осцил- лятора, зажигание дуги, сварку изделия, заварку кратера в течение 3–15 с, защиту шва газом в течение 3–30 с после сварки. Источник переменного тока, рис. 1.3, используют при сварке алюминиевых сплавов. На него распространяются все требования, относящиеся к источнику постоянного тока. При сварке на переменном токе к источнику предъявляют особые требования. Одно из них связано с наличием постоянной составляю- щей сварочного тока Iпост, поскольку среднее значение Iпр > Iобр. По- стоянная составляющая вызывает чрезмерное намагничивание сер- дечника трансформатора, его перегрев, сильную вибрацию и повре- ждение изоляции обмоток. Подавление постоянной составляющей тока выполняется специальным устройством. С технологической точ- ки зрения постоянная составляющая тока полезна. Более того, ее ино- 8 гда специально усиливают для увеличения проплавления основного металла током прямой полярности. Еще одно требование вызвано за- труднениями в повторном зажигании дуги при переходе к полупери- оду обратной полярности. Надежное зажигание обеспечивается с по- мощью импульсного стабилизатора, генерирующего импульс напря- жения, достигающий значений 200–500 В. Стабилизатор с частотой следования импульсов 50 Гц стимулирует зажигание дуги. Рис. 1.3. Блок-схема (а) и осциллограммы тока и напряжения (б) источника переменного тока для аргонодуговой сварки Необходимо учитывать различие физических свойств тугоплав- кого вольфрамового электрода и сравнительно легкоплавкого основ- ного металла – алюминия. В полупериоде прямой полярности, когда катодом является нагретый до температуры выше 4000 К вольфра- мовый электрод, мощная термоэлектронная эмиссия обеспечивает значительный ток iпр и интенсивное плавление основного металла. Напряжение зажигания почти равно напряжению дуги uпр и при ко- роткой дуге в аргоне может составлять всего 10 В. В полупериоде а б 9 обратной полярности для зажигания дуги за счет механизма авто- электронной эмиссии требуется очень большое напряжение UЗобр – до 200 В, так как термоэлектронная эмиссия со сравнительно холод- ного алюминиевого катода ничтожно мала. Велико и напряжение горения дуги обратной полярности uобр, оно превышает 20 В. Ток обратной полярности iобр на 20–50 % ниже по сравнению с током прямой полярности. Импульсный источник для сварки пульсирующей дугой рекомен- дуют для соединения деталей малой толщины, поскольку при пра- вильном подборе параметров импульса и паузы удается снизить опас- ность прожога, рис. 1.4. Рис. 1.4. Схема формирования шва (а) и осциллограммы тока (б, в, г) при сварке пульсирующей дугой Сварка пульсирующей дугой рекомендуется для соединения де- талей малой толщины при использовании покрытых и неплавящих- ся электродов. В отличие от импульсно-дуговой сварки с управляе- мым переносом здесь импульсы имеют вид, позволяющий управ- лять формированием шва на весу, рис. 1.4, б. За время импульса tи на изделии образуется круглая ванночка небольших размеров, ме- талл которой в течение паузы tп успевает закристаллизоваться. Па- раметры импульса – ток Iи и время tи – подбираются так, чтобы обеспечить полное проплавление без прожога изделия, а параметры паузы – в основном время tп – так, чтобы гарантировать перекрытие ванночек для получения сплошного шва, рис. 1.4, а. Ток паузы Iп необходим только для поддержания межэлектродного промежутка а б в г 10 в ионизированном состоянии с целью повышения устойчивости пуль- сирующей дуги, иногда он может и вообще отсутствовать. Пульси- рующая дуга может питаться и от источника переменного тока. Кроме сварки тонкого металла пульсирующая дуга используется также при выполнении вертикальных и потолочных швов, где чет- кое дозирование энергии предотвращает стекание сварочной ванны. Программное управление током осуществляется с помощью ма- ломощного генератора импульсов – полупроводникового мульти- вибратора, рис. 1.4, в. Время импульса и время паузы должны настраиваться плавно и независимо друг от друга в интервале 0,04–1 с. Токи импульса и паузы также должны настраиваться плавно и независимо. Глубина модуляции, т. е. отношение тока импульса к току паузы Iи/Iп, долж- на изменяться от 1 до 10. Источник разнополярных импульсов предназначен для сварки алюминиевых сплавов, рис. 1.5. Рис. 1.5. Блок-схема (а) и осциллограмма (б) источника разнополярных импульсов Обычно он имеет два силовых канала, каждый из которых вклю- чает в себя трансформатор и выпрямительный блок. Один канал пред- назначен для питания дуги прямой полярности, другой – дуги обрат- ной полярности. С помощью силового полупроводникового комму- татора каналы попеременно подключаются к дуге, генерируя прямо- угольные импульсы прямой и обратной полярности, рис. 1.5, б. Время импульса прямой полярности настраивается в интервале tпр = 0,001–0,1 с, обратной полярности to6p = 0,001–0,01 с. Регулиро- вание токов Iпр и Iобр обычно осуществляется плавно и независимо в каждом из каналов. Как правило, ток обратной полярности Iобр а б 11 устанавливается небольшим, но достаточным для удаления оксид- ной пленки. Ток прямой полярности Iпр настраивают в зависимости от толщины изделия и диаметра электрода, он может превышать ток обратной полярности в 1,5–4 раза. Высокочастотный инверторный источник создается на базе инвертора, рис. 1.6. Как известно, переменный высокочастотный ток получается путем попеременного включения вентилей VT1 и VT2. На дугу может подаваться как переменный ток от трансформатора T, рис. 1.6, б, так и несглаженный выпрямленный с блока V2 рис. 1.6, в и г. Пульсирующий ток также может быть получен из постоянного с по- мощью высокочастотного полупроводникового. Рис. 1.6. Инверторный импульсный источник: а – упрощенная схема; б – импульсный переменный ток; в – амплитудное модулирование тока; г – частотное модулирование тока а б в 12 Высокочастотный ток придает дуге вместо конической эллипсо- идную форму, это ограничивает ее блуждание и повышает прост- ранственную устойчивость, особенно при малых токах. Испытаны источники на частоту до 25 кГц. Рассмотрим установку УДГ-350 (СЭЛMA), предназначенную для аргонодуговой сварки как непрерывной, так и пульсирующей дугой. В ее состав, рис. 1.7, входят автоматический выключатель QF1, сетевые фильтры С1–С6, дроссели L1–L3, сетевой выпрямительный блок VD, сглаживающий дроссель L4 и четыре транзисторных ин- верторных модуля А1–А4. Каждый инверторный модуль собран на 10 транзисторах по двухтактной полумостовой схеме. В состав каж- дого модуля входят высокочастотный трансформатор и выпрями- тельный блок с фильтром. Это повышает надежность работы источ- ника, поскольку после выхода из строя одного из модулей установ- ка продолжает работать, хотя и при меньшем токе. Частота инвер- тирования достигает 16 кГц. Внешние характеристики установки сформированы за счет обратной связи по току. Установка обеспечи- вает плавное регулирование тока с высокой кратностью, а также плавное нарастание тока в начале сварки и заварку кратера. Рис. 1.7. Упрощенная силовая схема установки УДГ-350 Универсальная аргонодуговая установка MasterTIG 2500 AC/DC (KEMPI) имеет в своем составе универсальный источник для сварки на постоянном токе униполярными (DC) и разнополярными импуль- сами (АС). Семейство источников Master в качестве основы имеет 13 унифицированный инвертор на биполярных транзисторах с изоли- рованным затвором, а приспособление отдельных моделей для раз- ных способов сварки обеспечивается разработкой специализирован- ных схем управления. Панель управления установки содержит элементы, обеспечива- ющие выполнение следующих функций, рис. 1.8: 1 – индикация напряжения сети; 2 – индикация перегрева; 3 – индикация вентиляции; 4 – индикация пульта дистанционного управления; 5 – регулирование настраиваемого параметра; 6 – панель импульсного режима с настройкой импульсного и ба- зового тока, частоты и длительности импульсов; 7 – настройка спада тока (1–5 с); 8 – выбор аргонодуговой сварки (TIG) с бесконтактным зажига- нием (HF); 9 – выбор аргонодуговой сварки (TIG) с мягким пуском (CONTACT); 10 – панель ручной сварки покрытым электродом (ММА) с выбо- ром переменного или постоянного тока (АС, DC), полярности дуги («–» или «+» на электроде), сварки прерывистой дугой (ВROKENARC), настройкой форсирования дуги (-9-0-9); 11 – панель запоминания и хранения настроенных режимов (10 ка- налов); 12 – выбор типа цикла (двух-, четырехтактный); 13 – выбор сварки точками с настройкой времени (до 10 с); 14 – панель разнополярных импульсов с настройкой частоты (50–200 Гц) и баланса (очистка – проплавление) для разных диамет- ров электрода (1,6–4 мм); 15 – панель стартового тока (к основному току мягкий пуск до –70 %, горячий пуск до +50 %); 16 – панель двухрежимной настройки (к основному току 12 от –80 до +20 %); 17 – дисплей с указанием настраиваемой величины и ее значения (в примере – частота 121 Гц). 14 Рис. 1.8. Панель управления установки MasterTIG 2500 AC/DC Система управления установкой обеспечивает циклограмму, по- казанную на рис. 1.9, а также настройку параметров режима. Рис. 1.9. Циклограмма аргонодуговой сварки 15 Предварительная подача газа до сварки выполняется в течение tпред = 0,5–1 с для облегчения возбуждения дуги и защиты начала шва. Зажигание дуги выполняется высокочастотным разрядом в те- чение не более 1 с или мягким пуском. Длительность мягкого пуска tмп обычно не настраивается. Она ограничивается либо прекращени- ем контакта электрода с деталью, либо отпусканием кнопки на го- релке. Плавное нарастание основного тока в интервале tнар обеспе- чивает постепенный нагрев электрода и предотвращает начальный выплеск сварочной ванны. Далее в течение длительного времени идет сварка при заранее установленном токе. Спад тока в течение tспад до 20 с необходим для заварки кратера, этот интервал увеличи- вается при большой толщине свариваемых деталей и высоком токе. Последующая подача газа необходима для защиты шва в процессе кристаллизации и остывания, ее длительность tпосл = 2–25 с зависит от размеров сварочной ванны. Управление циклом при аргонодуговой сварке с помощью кноп- ки на горелке может выполняться в двух вариантах: с двух- и четы- рехтактным циклом. При двухтактном цикле, когда нажимают кнопку (стрелка вниз), последовательно проходят этапы предварительной подачи газа, зажи- гания, нарастания тока и собственно сварки, а для завершения цикла кнопку отпускают (стрелка вверх), в результате установка переходит к процессам снижения тока и последующей подачи газа. Такой цикл предпочтителен при сварке с выполнением коротких швов. Четырехтактный цикл идет в следующем порядке. После нажа- тия на кнопку следуют подача газа до сварки, зажигание и работа в режиме поисковой дуги (мягкий пуск, пока нажата кнопка). После отпускания кнопки происходит нарастание тока и длительная свар- ка до следующего нажатия на кнопку. При втором нажатии начина- ется снижение тока для заварки кратера, а при отпускании кнопки отсчитывается время подачи газа после сварки. Такой цикл реко- мендуется при выполнении длинных швов. Циклограмма может быть усложнена предварительной настройкой двух уровней тока Iд1 и, на- пример в целях попеременной сварки, то в нижнем, то в вертикаль- ном положении. Переход от одного режима к другому осуществ- ляется кратковременным нажатием кнопки на горелке. Настройка режима заключается в выборе и установке следую- щих параметров: род тока и полярность дуги, марка и диаметр элект- 16 рода, диаметр присадочного прутка, сила тока, длина и напряжение дуги, расход аргона, скорость сварки. В лабораторных работах № 9 и 10 будут рассмотрены современ- ные цифровые сварочные аппараты, в том числе импульсные с мик- ропроцессорным управлением и синергетикой. Это сварочные ап- параты серии Trans Synergic (TS), Trans Puls Synergic, Trans Tig, Magic Wave и аналогичные им аппараты других производителей. Лабораторная работа № 1 СВАРКА ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ Цель работы: ознакомиться с особенностями специализирован- ных источников постоянного тока аргонодуговой сварки, выполнить наплавку и сварку образцов по установленным режимам и провести анализ устойчивости горения дуги по схеме «источник–дуга». Оборудование: установка типа УДГ-350. Порядок выполнения работы 1. Ознакомиться с устройством источника, его рабочими харак- теристиками и принципиальной электрической схемой. 2. Под непосредственным руководством инструктора по сварке (инженера, мастера) тщательно изучить правила безопасности при работе с источником, его заземление и включение. Изучить панель управления источником, подготовку источника к работе, работу вен- тилятора и другие особенности. 3. Установить режим сварки, в том числе I, А, U, В, диаметр элект- рода, мм, , м/ч, расход газа, л/с. 4. Включить источник. 5. При непосредственном участии и контроле инструктора выпол- нить наплавку валиков и сварку пластин из алюминия встык и вна- хлестку в нижнем положении. 6. Показатели I, А, и U, В занести в таблицу. Провести анализ ка- чества швов, правильность установленных режимов сварки и устой- чивость процессов сварки по схеме «источник–дуга». 17 Сварка и измерение I, А, U, В № п/п Наплавка и сварка пластин I, А U, В Диаметр электрода, мм , м/ч Расход газа, л/с 1 Наплавка валиков (три валика) 2 Сварка встык S = I = S = I = 3 Сварка внахлестку S = I = S = I = 7. В координатах U, В, и I, А, построить график пересечения внешней характеристики источника и вольт-амперной характери- стики дуги, представленной на рисунке. Дать объяснения явлениям в точках А и В. График пересечения кривых ВАХ и СВАХ 8. Составить отчет о проделанной работе по пунктам 1–7. Сде- лать выводы по п. 7 о правильности режимов и моменте наступле- ния устойчивости системы «источник–дуга». А В В1 В2 В3 U, В I, А 18 Лабораторная работа № 2 СВАРКА ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ Цель работы: ознакомиться с особенностями специализирован- ных источников переменного тока, выполнить наплавку и сварку образцов аргонодуговой сваркой и провести анализ устойчивости горения дуги по схеме «источник-дуга». Оборудование: аргонодуговая установка Master TIG 2500 AC/DC. Порядок выполнения работы 1. Ознакомиться с устройством источника, его рабочими харак- теристиками и принципиальной электрической схемой. 2. Под непосредственным руководством инструктора по сварке (инженера, мастера) тщательно изучить правила безопасности при работе с источником, его заземление и включение. Изучить панель управления источником, подготовку источника к работе, работу вен- тилятора и другие особенности. 3. Установить режим сварки, в том числе I, А, U, В, диаметр элект- рода, мм, , м/ч, расход газа, л/с. 4. Включить источник. 5. При непосредственном участии и контроле инструктора выпол- нить наплавку валиков и сварку пластин из алюминия встык и на- хлестку в нижнем положении. 6. Показатели I, А, и U, В, занести в таблицу. Провести анализ качества швов, правильности установленных режимов сварки и устой- чивости процессов сварки по схеме «источник–дуга». Сварка и измерение I, А, U, В № п/п Наплавка и сварка пластин I, А U, В Диаметр электрода, мм , м/ч Расход газа, л/с 1 Наплавка валиков (три валика) 2 Сварка встык S = I = S = I = 3 Сварка внахлестку S = I = S = I = 19 7. В координатах U, В, и I, А, построить график пересечения внеш- ней характеристики источника и вольт-амперной характеристики ду- ги, показанный на рисунке. Дать объяснение явлениям в точках А и В. График пересечения кривых ВАХ и СВАХ 8. Составить отчет о проделанной работе по пунктам 1–7. Сде- лать выводы по п. 7 о правильности режимов и моменте наступле- ния устойчивости системы «источник–дуга». 2. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СЖАТОЙ ДУГИ Сжатая (плазменная) дуга используется при сварке, наплавке, резке и напылении, а также при плазменно-механической обработке. Плазменная сварка и наплавка, рис. 2.1, выполняются с по- мощью плазмотрона, рис. 2.2, а и б. Дуга, горящая между вольфра- мовым электродом и деталью, сжимается потоком аргона, прохо- дящего по каналу сопла диаметром 0,5–6 мм. По сравнению со сво- бодной дугой сжатая дуга имеет более высокую температуру (до 20 000 К по оси столба), повышенную проплавляющую способность и устойчивость. Увеличение глубины проплавления в 1,5–2 раза по сравнению со сваркой свободной дугой позволяет за один проход соединить ме- талл толщиной до 10 мм. А В В1 В2 В3 U, В I, А 20 Рис. 2.1. Схема плазменной сварки: 1 – вольфрамовый электрод; 2 – корпус плазмотрона; 3 – канал подач защитного газа; 4 – сжатая дуга; 5 – присадочный материал; 6 – свариваемое изделие Рис. 2.2. Схемы плазменных процессов: а – сварки на постоянном токе; б – сварки на переменном токе; в – резки; г – напыления Малые размеры и высокая пространственная стабильность сжатой дуги позволили рекомендовать ее и для соединения сверхтонких ма- териалов (до 0,05 мм) без прожогов и непроваров. Эта разновидность 21 сварки (при токе ниже 25 А) названа микроплазменной. Внешняя ха- рактеристика источника должна быть крутопадающей, при этом обес- печиваются устойчивость дуги и стабильность проплавления. Плав- ное или ступенчатое нарастание основного тока снижает опасность образования двойной дуги. Основной импульсный источник может применяться при сварке сжатой пульсирующей дугой. Источники для плазменной сварки. В настоящее время для плазменной сварки разработано и выпускается большое число спе- циализированных установок типов УПС, УПНС и др. Наиболее ти- пичными из них являются установки типа УПНС. Принципиальная схема установки УПНС-304 (электрик) приведе- на на рис. 2.3. Она предназначена для сварки большинства металлов сжатой дугой током прямой полярности и алюминиевых сплавов то- ком обратной полярности как в непрерывном, так и в импульсном режиме. В состав установки входят порошковый питатель и насадка на плазматрон, позволяющие выполнять плазменную наплавку. Рис. 2.3. Принципиальная схема УПНС-304 Такие источники имеют диодный или тиристорный выпрямитель с падающей внешней характеристикой. Для зажигания дежурной дуги высокочастотным разрядом используются осциллятор или им- пульсный возбудитель, при контактном зажигании дежурной дуги такие устройства не нужны. Источник питания имеет автоматический выключатель QF, мощ- ный пускатель K, понижающий трансформатор Т, силовой блок вы- 22 прямления V4–V9, блок выпрямления дежурной дуги V1–V3 с бал- ластным реостатом, переключатель диапазонов S и блок поджига- ния с возбудителем G. В диапазоне больших токов (315 А) основная дуга «электрод– деталь» питается от вторичных обмоток Т2, соединенных треуголь- ником, и управляемой трехфазной мостовой схемы, собранной из диодов V4–V6 и тиристоров V7–V9. Крутопадающие внешние ха- рактеристики, рис. 2.4, а, формируются тиристорами за счет обрат- ной связи по току. а б Рис. 2.4. Внешние характеристики в диапазоне больших токов (а), малых токов (б) установки УПНС-304 Диапазон малых токов обеспечивается после перестановки разъ- ема в положение 18 А благодаря включению в цепь силового блока выпрямлена балластного реостата R2. Полученные при этом круто- падающие характеристики показаны на рис. 2.4, б. Сглаживание сварочного тока осуществляется в обоих диапазонах фильтром V10, L1. Так как при большом угле управления тиристоров ток сглаживается неэффективно, дополнительно используется под- питка, которую по совместительству обеспечивает блок питания де- журной дуги. В этом случае вторичные обмотки Т2 и Т3 образуют треугольник с длинными сторонами, что приводит к увеличению на- пряжения холостого хода. Выпрямленный ток подпитки создается трехфазной мостовой схемой, собранной из диодов V1–V6, а круто- падающая характеристика формируется балластный реостатом R1. Зажигание дуги выполняется возбудителем по цепи в G–Cl–C2– L2–сопло–электрод–G, после чего появляется ток дежурной дуги в цепи V1–V2–V3–R1–R2–R3–L2–сопло–электрод–G–L1–V4–V5–V6. 23 В момент касания потоком плазмы поверхности изделия возникает основная дуга «электрод–деталь», ток которой плавно нарастает. В конце сварки предусмотрено плавное снижение тока. Модуляция тока при сверке пульсирующей дугой осуществляется с помощью тиристоров V7–V9. Для микроплазменной сварки применяют источник MICRO- PLASMA 50 (EWM), источник имеет отдельный инвертор тока для вспомогательной дуги. Лабораторная работа № 3 СВАРКА ПОСТОЯННЫМ И ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ Цель работы: ознакомиться с особенностями специализирован- ных источников питания переменной дугой, выполнить наплавку и сварку образцов и провести анализ устойчивости горения дуги. Оборудование: установка УПНС-304. Порядок выполнения работы 1. Ознакомиться с устройством источника, его рабочими харак- теристиками и принципиальной электрической схемой. 2. Под непосредственным руководством инструктора по сварке (инженера, мастера) тщательно изучить правила безопасности при работе с источником, его заземление и включение. Изучить панель управления источником, подготовку источника к работе, работу вен- тилятора и другие особенности. 3. Установить режим сварки, в том числе I, А, U, В, диаметр элект- рода, мм, , м/ч, расход газа, л/с. 4. Включить источник. 5. При непосредственном участии и контроле инструктора выпол- нить наплавку валиков и сварку пластин из алюминия встык и на- хлестку в нижнем положении. 6. Показатели I, А, и U, В, занести в таблицу. Провести анализ качества швов, правильность установленных режимов сварки и устойчивость процессов сварки по схеме «источник–дуга». 24 Сварка и измерение I, А, U, В № п/п Наплавка и сварка пластин I, А U, В Диаметр электрода, мм , м/ч Расход газа, л/с 1 Наплавка валиков (три валика) 2 Сварка встык S = I = S = I = 3 Сварка внахлестку S = I = S = I = 7. В координатах U, В, и I, А, построить график пересечения внеш- ней характеристики источника и вольт-амперной характеристики ду- ги, показанный на рисунке. Дать объяснение явлениям в точках А и В. График пересечения кривых ВАХ и СВАХ 8. Составить отчет о проделанной работе по пунктам 1–7. Сде- лать выводы по п. 7 о правильности режимов и моменте наступле- ния устойчивости системы «источник–дуга». А В В1 В2 В3 U, В I, А 25 3. ИСТОЧНИКИ ТОКА ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ Способ механизированной сварки плавящимся электродом в ар- гоне или смесях газов (Ar + CO2) с модулированием тока называет- ся импульсно-дуговой сваркой. Такой процесс обеспечивает управ- ляемый перенос электродного металла в жидкую ванночку соединя- емых (свариваемых) элементов. Главным достоинством импульсно-дуговой сварки является воз- можность в два–три раза уменьшить нижний предел тока, при кото- ром еще обеспечивается мелкокапельный перенос, и, следовательно, сваривать металл сравнительно малой толщины без опасности про- жога и недопустимого разбрызгивания. Поскольку импульсный ток гарантирует направление переноса капли вдоль оси электрода, это облегчает сварку в вертикальном положении. Механизм переноса электродного металла показан на рис. 3.1, а. Капля расплавленного металла на электроде находится под дей- ствием нескольких сил. Сила тяжести Fт направлена вниз, она зави- сит от диаметра капли dк. Сила реактивного давления Fp паров ис- паряющегося металла отбрасывает каплю от ванны. Сила поверх- ностного натяжения Fп стремится уменьшить поверхность капли и поэтому препятствует ее отделению. Электродинамическая сила, вызванная прохождением тока, пропорциональна квадрату силы то- ка, ее радиальная составляющая Fэр стремится пережать шейку кап- ли, а осевая составляющая Fэо отбрасывает каплю к детали. Проанализируем зависимость характера переноса, без коротких за- мыканий, от силы тока при сварке плавящимся электродом, рис. 3.1, б. При малом токе электродинамическая сила невелика и капля перено- сится под действием силы тяжести Fт при достижении достаточно большого размера dк. Такой крупнокапельный перенос, как правило, имеет нерегулярный характер, отрицательно влияет на устойчивость процесса сварки, приводит к плохому формированию шва. При увеличении тока возрастает влияние электродинамической силы на перенос жидкого металла, что приводит к более раннему отрыву капли и, следовательно, снижению размеров капли (dк < dэ). Если ток увеличить значительно, то активное пятно дуги охватыва- ет не только торец, но и боковую поверхность электрода, которая также оплавляется. В результате конец электрода приобретает фор- 26 му конуса, с вершины которого жидкий металл стекает мелкими ча- стицами (dк < 0,5 dэ), образующими непрерывную струю. При мел- кокапельном и струйном процессе перенос становится направлен- ным вдоль оси электрода в сторону детали, разбрызгивание умень- шается, а формирование шва улучшается, особенно в вертикальном и потолочном положении. Ток, характеризующий переход к струй- ному переносу, назван критическим Iкр. Рис. 3.1. Управление переносом электродного металла: а – силы, действующие на каплю электродного металла; б – зависимость частоты переноса и размеров капли от силы тока; в – осциллограмма тока при импульсно-дуговой сварке Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне выполняется при подаче мощных пиковых импульсов тока, рис. 3.1, в. В результате резкого возрастания электродинамической силы про- исходит сбрасывание капли с диаметром dк, существенно меньшим диаметра электрода dэ. Ток импульса Iи для надежного сбрасывания капли должен превышать критический ток Iкр. Базовый ток Iб назна- а б в 27 чается в зависимости от толщины свариваемого металла и положе- ния шва в пространстве. Частоту подачи импульсов ƒи – величину, обратную периоду их следования T(ƒи = 1/Т), подбирают так, чтобы каждым импульсом сбрасывать одну каплю. Управление переносом при наличии технологических коротких замыканий каплями на ванну, которые наблюдаются при сварке по- крытыми электродами и механизированной сварке в защитных газах, наталкивается на серьезные технические трудности. В этом случае процесс плавления электрода имеет не столь регулярный характер, а капля, как правило, несоосна электроду, так что импульс тока мо- жет привести к выбрасыванию ее за пределы ванны. С появлением быстродействующих силовых транзисторов воз- никла возможность управления процессом переноса, оптимально удовлетворяющего как требованиям снижения разбрызгивания, так и обеспечения устойчивости. Рассмотрим последовательно все этапы такого процесса. В конце стадии дугового разряда предусмотрено снижение тока (пауза) до значения Iп, при этом реактивное давление паров на каплю cнижа- ется, а сама капля приближается к ванне. В начале короткого замы- кания в течение tкн = 1–3 мс ток резко снижают путем уменьшения напряжения источника, что гарантирует слияние капли с ванной, за- тем напряжение источника восстанавливают, что приводит к нарас- танию тока короткого замыкания в течение tк = 5–10 мс и перетека- нию капли в ванну. В конце стадии короткого замыкания в течение tкк = 1 мс ток снова снижают, что обеспечивает разрыв перемычки между каплей и электродом без газодинамического удара. Вслед за этим напряжение источника восстанавливают или даже кратковре- менно повышают для надежного повторного зажигания дуги. В этом случае удается существенно снизить разбрызгивание при высокой устойчивости процесса. Программное управление отдельными стадиями процесса сварки (циклограмма), рис. 3.2, предполагает задание длительности нарас- тания тока tнар в начале и длительности спада tспад в конце сварки. Плавное нарастание тока в начале сварки полезно при механизи- рованной сварке тонкого металла, чтобы предотвратить начальный прожог. Плавное снижение тока в конце сварки особенно широко используется с целью постепенного заполнения кратера шва при ме- ханизированной сварке неплавящимся электродом. Иногда в источ- 28 нике заранее настраивают два (Iд1, Iд2) или более различных режимов с тем, чтобы в процессе сварки быстро перейти от одной ступени к другой. Такая необходимость возникает при изготовлении изделий из заготовок разных толщин и сварке в различных пространственных положениях. Циклограмму наносят непосредственно на пульте ис- точника, располагая регуляторы тока и времени вблизи соответству- ющих участков циклограммы, что существенно облегчает настройку. Рис. 3.2. Циклограмма процесса дуговой сварки Наибольшее распространение получили тиристорные и транзис- торные (инверторные) источники питания. Последним достижением в разработке импульсных источников является конструкция с тран- зисторным коммутатором, рис. 3.3. Транзистор VT (рис. 3.3, а) управ- ляет током выпрямителя V, обеспечивая необходимый ток и в им- пульсе, и в паузе. Закон изменения сварочного тока определяется характером тока базы транзистора. Ток базы, в свою очередь, сфор- мирован слаботочной системой управления с широкими возможно- стями раздельной настройки импульсного и базового тока, а также времени импульсов и периода их следования. Таким образом, час- тота импульсов может настраиваться плавно в диапазоне от 20 до 200 Гц. При этом частота может меняться даже в процессе сварки, например, при изменении толщины детали и силы тока рис. 3.3, б. Импульс может иметь различную форму: прямоугольную, экспо- ненциальную с регулируемой скоростью нарастания и спада тока, ступенчатую и т. д., рис. 3.3, в. 29 а б в Рис. 3.3. Упрощенная схема (а), осциллограмма (б) и форма импульсов (в) источника с транзисторным коммутатором Базовый ток Iб существенно ниже тока импульса. Среднее значе- ние тока Iср назначается в зависимости от толщины свариваемого металла и положения шва в пространстве, средний ток настраивает- ся изменением скорости подачи электродной проволоки. Внешние характеристики источников базового 1 и импульсного 2 тока различны, рис. 3.4. Рассмотрим их совместно с характеристи- кой дуги 3 при ее нормальной длине, а также при короткой (lд min) и длинной (lд max) дуге. Источник базового тока должен иметь жест- кую или пологопадающую характеристику 1, с тем чтобы при коле- баниях длины дуги отклонения тока от точки А к А1 или А2 были значительными, что и обеспечивает высокое быстродействие про- цесса саморегулирования. При малых токах для повышения усточи- вости горения дуги при ее удлинении до lд max (точка А2) необходимо увеличение напряжения, что достигается применением крутопада- ющего участка 1ʹ. Рис. 3.4. К выбору внешних характеристик импульсного тока 30 В целом характеристика базового тока имеет L-образный вид. Источник импульсного тока должен иметь характеристику 2 с основ- ным вертикальным участком, в этом случае при колебаниях длины дуги в точках В и В1 обеспечивается стабильность тока и энергии импульса. В то же время при чрезмерном удлинении дуги до lд max сбрасывание капли каждым импульсом нежелательно, поэтому по- лезно уменьшение тока импульса в точке В2 благодаря наличию жесткого участка 2ʹ. В целом характеристика импульсного тока должна иметь Г-образную форму. Импульсно-дуговая сварка может осуществляться от питающих систем, состоящих из основного сварочного источника и импульс- ной приставки либо от автономного источника, выполняющего функ- ции питающей системы. Наибольшее распространение получили ав- тономные тиристорные источники. Источники для импульсно-дуговой сварки с подающим устрой- ством входят в состав полуавтоматов. Рассмотрим работу источника ВДГИ-302 (СЭЛМА), рис. 3.5, а. Сетевое напряжение с помощью автоматического выключателя QF и пускателя КМ подается на однофазный понижающий трансфор- матор Т с нормальным рассеянием. Напряжение вторичной обмотки выпрямляется блоком вентилей VD1–VD2, VS1–VS6 с двумя дрос- селями L1 и L2. В этом блоке диоды работают в любом режиме, а тиристоры включаются на разных стадиях процесса. Тиристоры VS1, VS2 используются для генерирования пиковых импульсов lи, рис. 3.5, б. Амплитуда и длительность импульсов задаются углом управления тиристоров, частота (50 или 100 Гц) зависит от того, один или оба тиристора используются. Тиристоры VS3, VS4 создают базо- вый ток Iб, сглаженный дросселем L1 (рис. 3.5, в). Фазовое управле- ние тиристорами VS3, VS4 используется для настройки напряжения дуги. Однако при глубоком регулировании в кривой базового тока появляются провалы, поэтому схема дополняется цепью подпитки, обеспечивающей небольшой, но хорошо сглаженный ток Iп, рис. 3.5, г. В ней применены оптронные тиристоры VS5 и VS6, управляемые вспышкой светодиодов, что обеспечивает гальваническую развязку, т. е. независимость работы цепей управления от воздействия высоко- частотных помех сварочной цепи. В цепи подпитки используется дроссель L2 с большой индуктивностью. Выпрямитель может работать как в режиме импульсного, рис. 3.5, б, так и базового тока, рис. 3.5, в. 31 Однако преимущественно используется совместный режим работы всех цепей, при котором сварочный ток получается как сумма токов импульсного, базового и подпитки, рис. 3.5, д. Рис. 3.5. Принципиальная схема (а) и осциллограммы тока (б–д) выпрямителя ВДГИ-302 в сокращенном виде Инверториые источники для импульсно-дуговой сварки плавя- щимся электродом выполняют как универсальные. Действительно, конструкция мощного инвертора на ток более 250 А, как правило, не зависит от способа сварки. Такие источники позволяют выпол- нять ручную дуговую сварку (ММА), аргонодуговую (TIG), сварку плавящимся электродом в защитных газах (MIG/MAG). Их называ- ют мультисистемами. а б в г д 32 Универсальные источники комплектуются микропроцессорной системой управления, в частности синергетической, см. лаборатор- ные работы № 11, 12. Инверторный источник марки Invertec STT II (LINCOLN ELECTRIC) показан на рис. 3.6, а. В состав источника входят сетевой автоматический выключатель QF, входной выпрямительный блок VD1, пакетный переключатель SA1, электромагнитный контактор КМ, два инверторных модуля А1 и А2, понижающий трансформатор Т, выход- ные выпрямительные блоки VD2 и VD3, сглаживающий дроссель L и транзисторный модуль A3 с блоком управления А4. Источник рас- считан для подключения как к однофазной, 220 В, так и к трехфазной, 3  380 В, сети, поэтому в схеме предусмотрен переключатель SA1. Два инвертора А1 и А2 обеспечивают двухтактное преобразование по- стоянного напряжения в высокочастотное переменное. Рис. 3.6. Принципиальная схема (а) и осциллограмма тока (б) источника Invertec STT II в сокращенном виде 33 Каждый инвертор собран на отдельной плате из двух транзисто- ров и конденсатора – VT1, VT2, С1 и VT3, VT4, С2. Трансформатор Т с увеличенным рассеянием понижает напряжение, которое затем вы- прямляется блоками VD2 и VD3 и сглаживается дросселем L. Слож- ный алгоритм управления током при переносе капель задается бло- ком А4 и реализуется с помощью быстродействующего полупровод- никового регулятора A3, состоящего из двух транзисторов VT5 и VT6. Для пропускания небольшого неуправляемого тока параллельно ре- гулятору включен балластный реостат R5 с диодом VD4. Источник разработан специально для сварки в углекислом газе с управлением переносом капель электродного металла по методу STT (Surface Tension Transfer), т. е. за счет сил поверхностного на- тяжения. Управление переносом, рис. 3.6, б, при наличии технологи- ческих коротких замыканий каплями на ванну, которые наблюдаются при механизированной сварке в углекислом газе, становится возмож- ным благодаря использованию быстродействующего ключа на осно- ве силовых транзисторов VT5 и VT6. На стадии завершения образо- вания капли дуга горит при настроенном базовом токе Iб. Момент ка- сания каплей ванны улавливает датчик напряжения, и в течение ин- тервала t1 = 0,5–0,8 мс ЭДС и ток источника быстро снижаются, что позволяет капле слиться с ванной. Затем ток резко увеличивается в течение t2 = 1,5–3 мс до уровня тока Iкк, настраиваемого в зависимо- сти от диаметра проволоки. Прекращение короткого замыкания так- же происходит по команде датчика напряжения, потому что к момен- ту разрыва перемычки между каплей и электродом напряжение начи- нает резко увеличиваться. Далее в течение интервала t3 = 0,7–1 мс ток снова снижается, что гарантирует отделение капли без взрыва и газо- динамического удара по ванне. Затем по команде таймера ток вос- станавливается до настроенного пикового значения Iпик и поддержи- вается в течение времени t4 = 1–2 мс, что необходимо для надежного повторного зажигания дуги. Последующий плавный спад тока в те- чение интервала t5 настраивается в зависимости от марки электрод- ного металла. На схеме блока управления показаны регулировочные и контрольные устройства. Базовый ток Iб настраивается потенцио- метром R1 и контролируется цифровым индикатором PA1. Пиковый ток Iпик настраивается потенциометром R2 и контролируется индика- тором РА2. Спад тока регулируется потенциометром R3. Тумблер SA2 с положениями «< 1 мм» и «> 1 мм» используется для регулирования 34 тока короткого замыкания в зависимости от диаметра проволоки. Тумблер SA3 имеет два положения и позволяет изменять интервал t5 в зависимости от марки электродного металла. В источнике предусмотрена также возможность горячего пуска с увеличением тока на 25–50 % в сравнении с настроенным свароч- ным и регулировкой его длительности потенциометром R4 до 4 с. Синергетическое управление имеют инверторные источники PICOMIG 180 PULS (EWM), TransPuls Synergic 2700 (FRONIUS), HighPULSE 350 К (MERKLE), FastMig Pulse 450 (KEMPPI), P 5500 (LORCH). Управляемый перенос жидкой капли электродного металла поз- воляет существенно снизить разбрызгивание и экономию металла, а также выделение дыма и аэрозолей. Сварку в защитных газах ста- ло возможным выполнять без опасности прожогов, поскольку ток короткого замыкания каплей строго ограничен, а размеры ванны и общий нагрев основного металла снижены при сохранении необ- ходимой глубины проплавления. Лабораторная работа № 4 УПРАВЛЯЕМЫЙ ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОДНОГО МЕТАЛЛА Цель работы: ознакомиться с особенностями специализирован- ных источников тока, для импульсно-дуговой сварки и плавящимся электродом. Выполнить наплавку и сварку образцов. Оборудование: ВДГИ-302 (СЭЛМА). Управление переносом электродного металла. Порядок выполнения работы 1. Ознакомиться с устройством источника, его рабочими харак- теристиками и принципиальной электрической схемой. 2. Под непосредственным руководством инструктора по сварке (инженера, мастера) тщательно изучить правила безопасности при работе с источником, его заземление и включение. Изучить панель управления источником, подготовку источника к работе, работу вен- тилятора и другие особенности. 3. Установить режим сварки, в том числе I, А, U, В, диаметр элект- рода, мм, , м/ч, расход газа, л/с. 35 4. Включить источник. 5. При непосредственном участии и контроле инструктора выпол- нить наплавку валиков и сварку пластин из алюминия встык и на- хлестку в нижнем положении. 6. Показатели I, А, и U, В, занести в таблицу. Провести анализ качества швов, правильности установленных режимов сварки и устой- чивости процессов сварки по схеме «источник–дуга». Сварка и измерение I, А, U, В № п/п Наплавка и сварка пластин I, А U, В Диаметр электрода, мм , м/ч Расход газа, л/с 1 Наплавка валиков (три валика) 2 Сварка встык S = I = S = I = 3 Сварка внахлестку S = I = S = I = 7. В координатах U, В, и I, А, построить график пересечения внеш- ней характеристики источника и вольт-амперной характеристики ду- ги, показанный на рисунке. Дать объяснение явлениям в точках А и В. График пересечения кривых ВАХ и СВАХ А В В1 В2 В3 U, В I, А 36 8. Составить отчет о проделанной работе по пунктам 1–7. Сде- лать выводы по п. 7 о правильности режимов и моменте наступле- ния устойчивости системы «источник–дуга». Лабораторная работа № 5 ИМПУЛЬСНО-ДУГОВАЯ СВАРКА В АРГОНЕ Цель работы: ознакомиться с особенностью работы инверторных источников тока для импульсно-дуговой сварки плавящимся элект- родом. Выполнить наплавку и сварку образцов. Оборудование: источник марки Invertec STT II (Lincoln Electric). Порядок выполнения работы 1. Ознакомиться с устройством источника, его рабочими харак- теристиками и принципиальной электрической схемой. 2. Под непосредственным руководством инструктора по сварке (инженера, мастера) тщательно изучить правила безопасности при работе с источником, его заземление и включение. Изучить панель управления источником, подготовку источника к работе, работу вен- тилятора и другие особенности. 3. Установить режим сварки, в том числе I, А, U, В, диаметр элект- рода, мм, , м/ч, расход газа, л/с. 4. Включить источник. 5. При непосредственном участии и контроле инструктора выпол- нить наплавку валиков и сварку пластин из алюминия встык и на- хлестку в нижнем положении. 6. Показатели I, А, и U, В, занести в таблицу. Провести анализ качества швов, правильности установленных режимов сварки и устой- чивости процессов сварки по схеме «источник–дуга». Сварка и измерение I, А, U, В № п/п Наплавка и сварка пластин I, А U, В Диаметр электрода, мм , м/ч Расход газа, л/с 1 2 3 4 5 6 7 1 Наплавка валиков (три валика) 37 Окончание таблицы 1 2 3 4 5 6 7 2 Сварка встык S = I = S = I = 3 Сварка внахлестку S = I = S = I = 7. В координатах U, В, и I, А, построить график пересечения внеш- ней характеристики источника и вольт-амперной характеристики ду- ги, показанный на рисунке. Дать объяснение явлениям в точках А и В. График пересечения кривых ВАХ и СВАХ 8. Составить отчет о проделанной работе по пунктам 1–7. Сде- лать выводы по п. 7 о правильности режимов и моменте наступле- ния устойчивости системы «источник–дуга». 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНВЕРТОРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА ТИПА TRANSPOCKET Источники тока TransPocket (TP) 2500/3500 являются представи- телями нового поколения инверторных сварочных источников и пред- назначены для ручной дуговой сварки на постоянном токе штучны- ми электродами всех типов, в том числе целлюлозным, и для арго- нодуговой сварки вольфрамовым электродом на постоянном токе. А В В1 В2 В3 U, В I, А 38 Источники мобильны и защищены от ударов и повреждений и мо- гут применяться практически на любых объектах сварочных работ. Технические характеристики некоторых источников тока ТР приве- дены ниже. Технические характеристики ТР 2500, ТР 2500 RC, TP 2500 TIG Сетевое напряжение 380–460 В Допуск по напряжению сети ±10 % Частота сети 50 / 60 Гц Сетевой предохранитель 16 А, инерционный Подключение к сети1 Возможны ограни- чения Потребляемый ток (100 % ПВ2) 10,3 А cos  (при 250 А) 0,99 КПД (при 175 А) 89 % Диапазон сварочного тока: сварка электродом WIG 15–250 А 15–250 А Сварочный ток: при 10 мин / 40 ºС (104 ºF) 35 % ПВ2 60 % ПВ2 100 % ПВ2 250 А 200 А 175 А Сварочная мощность: при 35 % ПВ2 60 % ПВ2 100 % ПВ2 10,42 кВА 8,15 кВА 7,10 кВА Максимальное сварочное напряжение: сварка электродом WIG 20,6–30 В 10,4–20 В Напряжение холостого хода Стандартная версия TP 2500 VRD, TP 2500 TIG VRD 88 B 12 В Класс защиты IP 23 Вид охлаждения AF Класс изоляции F 39 Знак соответствия стандартам СЕ Маркировка безопасности S Размеры (Д  Ш  В) 430  180  320 мм 16,937,0912,6 дюйма Вес 12,5 кг 27,56 фунта 1 К электросети общего пользования 230/400 В и 50 Гц. 2 Продолжительность включения. Технические характеристики ТР 2500 и TP 2500 TIG Сетевое напряжение 200–240 В 380–460 В Допуск по напряжению сети ±10 % Частота сети 50 / 60 Гц Сетевой предохранитель: 200–240 В 380–460 В 20 А инерционный 16 А инерционный Подключение к сети 1 Возможны ограни- чения Потребляемый ток (100 % ПВ2) 17,1А cos  (при 250 А) 0,99 КПД (при 175 А) 89 % Диапазон сварочного тока в трехфазном режиме: сварка электродом WIG 15–250 А 15–250 А Диапазон сварочного тока в однофазном режиме: сварка электродом WIG 15–140 А 15–140 А Сварочный ток: при 10 мин / 40 ºС (104 ºF) 35 % ПВ2 60 % ПВ2 100 % ПВ2 250 А 200 А 175 А 40 Сварочная мощность: при 35 % ПВ2 60 % ПВ2 100 % ПВ2 9,95–10,42 кВА 7,90–8,15 кВА 6,75–7,10 кВА Макс. сварочное напряжение Сварка электродом WIG 20,6–30 В 10,4–20 В Напряжение холостого хода стандартная версия TP 2500 VRD, TP 2500 TIG VRD 88B 12В Класс защиты IP 23 Вид охлаждения AF Класс изоляции F Знак соответствия стандартам СЕ, CSA Маркировка безопасности S Размеры (Д  Ш  В) 430  180  320 мм 16,937,0912,6 дюйма Вес 13,5 кг 29,76 фунта 1 К электросети общего пользования 230/400 В и 50 Гц. 2 Продолжительность включения. Технические характеристики ТР 3500, ТР 3500 RC, TP 2500 TIG Сетевое напряжение 380–460 В Допуск по напряжению сети ±10 % Частота сети 50 / 60 Гц Сетевой предохранитель 25 А инерционный Подключение к сети 1 Возможны ограни- чения Потребляемый ток (100 % ПВ2) 16,6 А cos  (при 350 А) 0,99 КПД (при 350 А) 87 % Диапазон сварочного тока: сварка электродом WIG 10–350 А 10–350 А 41 Сварочный ток: при 10 мин / 40 ºС (104 ºF) 35 % ПВ2 60 % ПВ2 100% ПВ2 350 А 280 А 230 А Сварочная мощность: при 35 % ПВ2 60 % ПВ2 100 % ПВ2 21,17 кВА 15,69 кВА 11,00 кВА Максимальное сварочное напряжение: сварка электродом WIG 20,4–34 В 10,4–24 В Напряжение холостого хода: стандартная версия TP 3500 VRD, TP 3500 TIG VRD 89 B 12 В Класс защиты IP 23 Вид охлаждения AF Класс изоляции F Знак соответствия стандартам СЕ Маркировка безопасности S Размеры (Д  Ш  В) 500  190  380 мм 19,687,4814,96 дюйма Вес 18,5 кг 40,8 фунта 1 К электросети общего пользования 230/400 В и 50 Гц. 2 Продолжительность включения. Технические характеристики ТР 3500 и TP 3500 TIG Сетевое напряжение 200–240 В 380–460 В Допуск по напряжению сети ±10 % Частота сети 50 / 60 Гц Сетевой предохранитель 200–240 В 380–460 В 40 А инерционный 25 А инерционный Подключение к сети 1 Возможны ограни- чения 42 Потребляемый ток (100 % ПВ2) 27,6 А cos  (при 350 А) 0,99 КПД (при 350 А) 87 % Диапазон сварочного тока в трехфазном режиме: сварка электродом WIG 10–350 А 10–350 А Диапазон сварочного тока в однофазном режиме: сварка электродом WIG 15–140 А 15–140 А Сварочный ток: при 10 мин / 40 ºС (104 ºF) 35 % ПВ2 60 % ПВ2 100 % ПВ2 350 А 280 А 230 А Сварочная мощность: при 35 % ПВ2 60 % ПВ2 100 % ПВ2 21,69 кВА 15,74 кВА 11,00 кВА Максимальное сварочное напряжение: сварка электродом WIG 20,4–34 В 10,4–24 В Напряжение холостого хода: стандартная версия TP 3500 VRD, TP 3500 TIG VRD 89B 12В Класс защиты IP 23 Вид охлаждения AF Класс изоляции F Знак соответствия стандартам СЕ, CSA Маркировка безопасности S Размеры (Д  Ш  В) 500  190  380 мм 19,687,4814,96 дюйма Вес 18,5 кг 40,8 фунта 1 К электросети общего пользования 230/400 В и 50 Гц. 2 Продолжительность включения. 43 Лабораторная работа № 6 СВАРКА МЕТОДОМ ММА Цель работы: ознакомиться с источниками тока нового поко- ления Trans Pocket (TP) инверторного типа, изучить способы на- стройки для сварки методом ММА, выполнить наплавку и сварку об- разцов. Оборудование: источник тока ТР 2500/3500. Порядок выполнения работы 1. Изучить правила техники безопасности, элементы управления и правила ввода источника в эксплуатацию. 2. Под руководством инструктора изучить панель управления ис- точником ТР 2500/3500, подготовку источника к работе, подключе- ние, заземление, работу вентилятора, регулирование током, работу индикатора VRD. 3. Изучить сварку стержневым способом, в том числе подготовку к сварке, выбор метода сварки, настройку сварочного тока, зажига- ние дуги. 4. Под руководством инструктора выполнить наплавку и сварку пластин из низкоуглеродистой стали встык и внахлестку: – настройка функции горячего старта; – настройка функции мягкого старта; – настройка функции Anti Stick. 5. Изобразить на рисунке настройку параметра «Динамика» и на- стройку параметра сварочного тока, принятых на лабораторных за- нятиях. 6. Полученные показатели наплавки и сварки пластин встык и внахлестку, с настройкой: – параметра «динамика»; – параметра графической характеристики CEL занести в таблицу. 44 Наплавка, сварка и измерение параметров сварки № п/п Наплавка вали- ков и сварка пластин I, А U, В Диаметр электрода, мм , м/с Расход газа, л/с Действующие функции Hot Stop Soft Stop Cel 1 Наплавка вали- ков (три валика) 2 Сварка встык (два шва) S = I = S = I = 3 Сварка внахле- стку (два шва) S = I = S = I = 7. Составить отчет о проделанной работе по пунктам 1–6 с выво- дом о стабильности системы «источник–дуга» и работе функций Hot-Start, Soft-Start, Cel (представить на графике). Лабораторная работа № 7 СВАРКА МЕТОДОМ WIG Цель работы: ознакомиться с источниками тока нового поколе- ния Trans Pocket (TP) инверторного типа, изучить способы настрой- ки для сварки методом TIG (WIG). Оборудование: источник тока ТР 2500/3500. Порядок выполнения работы 1. Изучить правила техники безопасности при работе с источником, элементы управления и правила ввода источника в эксплуатацию. 2. Изучить сварку методом TIG. Выполнить подготовку, наст- ройку расхода защитного газа, настройку сварочного тока, режима и зажигания дуги. 2. Под руководством инструктора изучить панель управления источником ТР 2500/3500, подготовку источника к работе, подклю- 45 чение, заземление, работу вентилятора, регулирование током, рабо- ту индикатора VRD. 3. Изучить сварку стержневым способом, в том числе подготовку к сварке, выбор метода сварки, настройку сварочного тока, зажига- ние дуги. 4. Под руководством инструктора выполнить наплавку и сварку пластин из низкоуглеродистой стали, встык и внахлестку с настрой- кой параметров «Динамика» и графической характеристики Cel. По- казания измерений занести в таблицу. Сварка и измерение параметров режима № п/п Наплавка вали- ков и сварка I, А U, В Диаметр электрода, мм , м/с Расход газа, л/с Действующие функции Параметры «Динамика» и Cel 1 Наплавка вали- ков (три–пять валиков) 2 Сварка встык S = I = S = I = 3 Сварка внахле- стку S = I = S = I = 5. Изобразить настройку параметров «Динамика» и сварочного тока, выполненных на лабораторных занятиях. 6. Составить отчет о проделанной работе по пунктам 1–5 с выво- дом о стабильности работы источника тока и качестве сварки. Лабораторная работа № 8 СВАРКА ИМПУЛЬСНОЙ ДУГОЙ МЕТОДОМ WIG Цель работы: ознакомиться с источниками тока нового поколения Trans Pocket (TP) инверторного типа, изучить способы настройки и переключения для сварки импульсной дугой методом TIG (WIG). Оборудование: источник тока ТР 2500/3500. 46 Порядок выполнения работы 1. Изучить правила техники безопасности при работе с источником, элементы управления и правила ввода источника в эксплуатацию. 2. Под руководством инструктора изучить панель управления ис- точником, подготовку источника к работе, подключение, заземле- ние, работу вентилятора, работу индикатора VRD. 3. Выполнить подготовку, настройку расхода защитного газа, на- стройку сварочного тока (режима) и зажигание сварочной дуги. 4. Под руководством инструктора выполнить наплавку и сварку пластин из низкоуглеродистой стали, встык и внахлестку с настрой- кой параметров «Динамика» и графической характеристики Cel. Показания измерений занести в таблицу. Сварка и измерение параметров режима № п/п Наплавка вали- ков и сварка I, А U, В Диаметр электрода, мм , м/с Расход газа, л/с Действующие функции Описать 1 Наплавка вали- ков (три–пять валиков) 2 Сварка встык (два шва) S = I = S = I = 3 Сварка внахле- стку (два шва) S = I = S = I = 5. Составить отчет о проделанной работе по пунктам 1–4 с выво- дом о стабильной работе по схеме «источник–дуга» и форме им- пульсов, выдаваемых источником с функцией «Динамика». 47 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ ИНВЕРТОРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА ТИПА TRANSTIG И MAGIC WAVE С МИКРОПРОЦЕССОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ Аппараты TransTIG (ТТ) 2200/2500/3000/4000/5000, а также Magic Wave (MW) 1700/2200/2500/3000/4000/5000 представляют собой но- вейшие цифровые инверторные источники тока с микропроцес- сорным управлением для сварки WIG/TIG постоянным (ВС) и пе- ременным (AC) током, сварки MMA, импульсной дуговой сварки MIG/MAG, пайки MIG. Сварочный процесс управляется центральным блоком управле- ния и подключенным к нему цифровым обработчиком сигналов. В процессе сварки аппарат непрерывно производит сбор фактиче- ских данных и немедленно реагирует на обнаруженные изменения. Управляющие алгоритмы обеспечивают поддержку заданного со- стояния источника тока. Аппараты применяются в промышленно- сти, строительстве на небольших предприятиях, заводах и фирмах, для ручной сварки WIG низкоуглеродистых и низколегированных сталей, а также высоколегированных хромоникелевых сплавов. Бла- годаря возможности настраивать частоту переменного тока аппа- раты Magic Wave обеспечивают сварку алюминия, алюминиевых сплавов и магния. Все регулировки легко переключаются на панели управления. Можно выбрать рабочий режим, параметры сварки, циклы и про- граммы. Сварщик может регулировать сварочный ток или просто выбрать толщину материала, который он хочет сварить, тогда час- тота и форма тока, баланс, параметры импульса, нарастание тока, параметры цикла, продувка газа и параметры подачи сварочной про- волоки устанавливаются автоматически на оптимальных значениях. Аппараты обеспечивают дистанционное регулирование настроек сва- рочного тока, тепловую защиту, режимы Hot Start, Anti Sticking, Arc Force, в том числе поджиг дуги и другие функции. Аппараты обеспечивают точный процесс сварки, точное воспро- изведение получаемых результатов, высокое качество сварных со- единений и сварных швов. 48 Лабораторная работа № 9 СВАРКА ПЛАВЯЩИМСЯ СТЕРЖНЕВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ Цель работы: ознакомиться с цифровыми источниками тока ин- верторного типа с микропроцессорным управлением TransTig и Magic- Wave. Изучить способы настройки для ручной дуговой сварки стерж- невым электродом, выполнить сварку образцов. Оборудование: источник типа MagicWave 2200. Порядок выполнения работы 1. Изучить правила техники безопасности при работе с источником. 2. Изучить сварку стержневым электродом и сварку WIG. 3. Изучить элементы управления и правила ввода источника в экс- плуатацию. 4. Под руководством инструктора изучить панель управления ис- точником, подготовку источника к работе (заземление, подключение, регулирование тока, работу вентилятора и индикатора VDR), настрой- ку параметров («Динамика», ток сварки). 5. При непосредственном участии инструктора выполнить наплав- ку и сварку пластин из низкоуглеродистой стали, встык и внахлест- ку с настройкой токов, стержневого Iк, основного сварочного тока, спад тока и тока заврешения. Показания занести в таблицу. Дать схему значения токов. Сварка и измерение параметров режима № п/п Наплавка валиков и сварка I, А U, В Диаметр электрода, мм , м/с Описание качества сварки 1 Наплавка валиков (три–пять валиков) 2 Сварка встык (один- два образца) S = I = S = I = 3 Сварка внахлестку (один-два образца) S = I = S = I = 49 6. В таблицу записать данные измерения параметров режима для ручной дуговой сварки стержневым электродом. 7. Составить отчет о проделанной работе по пунктам 1–6. Сделать выводы о стабильности работы источника тока и качестве сварки. Лабораторная работа № 10 СВАРКА WIG Цель работы: ознакомиться с цифровыми источниками тока ин- верторного типа с микропроцессорным управлением TransTig и Magic- Wave. Изучить способы настройки для сварки WIG, выполнить сварку образцов. Оборудование: источник типа MagicWave 2200. Порядок выполнения работы 1. Изучить правила техники безопасности при работе с источником. 2. Изучить сварку стержневым электродом и сварку WIG. 3. Изучить элементы управления и правила ввода источника в экс- плуатацию. 4. Под руководством инструктора изучить панель управления ис- точником, подготовку источника к работе (заземление, подключение, регултрование тока, работу вентилятора и индикатора VDR), настрой- ку параметров («динамика», ток сварки). 5. При непосредственном участии инструктора выполнить наплавку и сварку пластин из низкоуглеродистой стали, встык и внахлестку с настройкой токов, стержневого Iк, основного сварочного тока, спад тока и тока завершения. Показания занести в таблицу. Дать схему значения токов. Сварка и измерение параметров режима № п/п Наплавка валиков и сварка I, А U, В Диаметр электрода, мм , м/с Описание качества сварки 1 2 3 4 5 6 7 1 Наплавка валиков (три–пять валиков) 50 Окончание таблицы 1 2 3 4 5 6 7 2 Сварка встык (один- два образца) S = I = S = I = 3 Сварка внахлестку (один-два образца) S = I = S = I = 6. В таблицу записать данные измерения параметров режима для ручной дуговой сварки стержневым электродом. 7. Составить отчет о проделанной работе по пунктам 1–6. Сделать выводы о стабильности работы источника тока и качестве сварки. 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА ИНВЕРТОРНОГО ТИПА С МИКРОПРОЦЕССОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ И РЕЖИМОМ SYNERGIC ТИПА TRANS PULS SYNERGIC Аппараты Trans Puls Synergic (TPS) 2700, TPS 3200, TPS 4000 и TPS 5000, модели CMT и TIME фирмы Fronius представляют но- вейшие цифровые источники тока с микропроцессорным и синерге- тическим управлением для сварки МИГ/МАГ, сварки WIG и сварки стержневым электродом. TPS во многом идентичны аппаратам, ко- торые рассматривались в лабораторных работах № 9 и 10. Аппара- ты применяются в промышленности, стоительстве, в том числе и на небольших предприятиях, организациях и фирмах для ручной, ме- ханизированной и автоматизированной сварки низкоуглеродистых, легированных, оцинкованных металлических листов, хромоникели- евых сплавов и алюминия. Аппараты могут использоваться: – в автопромышленности и смежном производстве; – в машиностроении и на предприятиях по производству желез- нодорожного подвижного состава; – на производстве химического оборудования; – в приборостроении; – в судостроении; – на предприятиях строительной индустрии и др. 51 Лабораторная работа № 11 СВАРКА MIG/MAG С РЕЖИМОМ SYNERGIC Цель работы: ознакомиться с цифровым источником тока инвер- торного типа с микропроцессорным управлением и режимом Syner- gic типа Trans Puls Synergic (TPS) 5000, изучить способы настройки и включения для ручной дуговой сварки стержневым электродом, выполнить сварку образцов. Оборудование: источник тока TPS 5000. Порядок выполнения работы 1. Изучить правила техники безопасности при подготовке источ- ника, его включении и в процессе работы. 2. Изучить элементы управления, функции Anti-Stick, мягкого стар- та, «горячий пуск». 3. Под руководством инструктора изучить и освоить панель управ- ления источником, подготовку источника к работе, настройку режи- ма, подключение. 4. При непосредственном участии инструктора включить источ- ник тока и выполнить наплавку и сварку пластин из низкоуглероди- стой стали (наплавка валиков, сварка встык и внахлестку). 5. В таблицу записать данные измерения режимов сварки. Сварка и измерение параметров режима № п/п Наплавка валиков и сварка I, А U, В Диаметр электрода, мм , м/с Описание качества сварки 1 Наплавка валиков (три–пять валиков) 2 Сварка встык (один- два образца) S = I = S = I = 3 Сварка внахлестку (один-два образца) S = I = S = I = 52 6. Составить отчет о проделанной работе по пунктам 1–5. Сделать выводы о стабильности работы источника тока и сварочной дуги, оце- нить качество наплавки, сварки встык и нахлестку. Лабораторная работа № 12 СВАРКА ПЛАВЯЩИМСЯ СТЕРЖНЕВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ Цель работы: ознакомиться с цифровым источником тока инвер- торного типа с микропроцессорным управлением и режимом Synergic типа Trans Puls Synergic (TPS) 5000, изучить способы настройки и включения для сварки MIG/MAG, выполнить сварку образцов. Оборудование: источник тока TPS 5000. Порядок выполнения работы 1. Изучить правила техники безопасности при работе с источником. 2. Изучить сварку стержневым электродом и сварку WIG. 3. Изучить элементы управления и правила ввода источника в экс- плуатацию. 4. Под руководством инструктора изучить панель управления источником, подготовку источника к работе (заземление, подклю- чение, регулирование тока, работу вентилятора и индикатора VDR), настройку параметров («динамика», ток сварки). 5. При непосредственном участии инструктора выполнить наплавку и сварку пластин из низкоуглеродистой стали встык и внахлестку с настройкой токов: стержневого Iк, основного сварочного тока, спад тока и тока завершения. Показания занести в таблицу. Дать схему значения токов. 6. В таблицу записать данные измерения параметров режима для ручной дуговой сварки стержневым электродом. Сварка и измерение параметров режима № п/п Наплавка валиков и сварка I, А U, В Диаметр электрода, мм , м/с Описание качества сварки 1 2 3 4 5 6 7 1 Наплавка валиков (три–пять валиков) 53 Окончание таблицы 1 2 3 4 5 6 7 2 Сварка встык (один- два образца) S = I = S = I = 3 Сварка внахлестку (один-два образца) S = I = S = I = 7. Составить отчет о проделанной работе по пунктам 1–6. Сделать выводы о стабильности работы источника тока и качестве сварки. 7. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ИСТОЧНИКАМИ СВАРОЧНОГО ТОКА Электрическая сварка плавлением как вид работы, связанной с экс- плуатацией электрооборудования, а также возможным воздействием на оператора-сварщика сварочной дуги, вредных газов, брызг расплав- ленного металла и т. д., требует четкой организации лабораторного процесса и строгого соблюдения мер безопасности. В государственном масштабе правила эксплуатации и меры без- опасности при производстве работ регламентируются системой стан- дартов безопасности труда (ССБТ), на основе которой на каждом пред- приятии и в каждой отрасли разрабатывают стандарты предприятий и отраслевые стандарты, положения и инструкции по обслуживанию оборудования, в частности сварочного оборудования. Поступающее в эксплуатацию оборудование должно соответствовать техническим условиям, разработанным на предприятии-изготовителе. Обязатель- ным в технических условиях является раздел «Правила безопасно- сти при эксплуатации оборудования», в котором отражены необхо- димые меры, обеспечивающие безопасное производство работ. Создание нормальных условий труда студентов при выполнении лабораторных работ непосредственно на рабочих местах возлагает- ся на мастера производственного обучения. Рабочие места сварщи- ков должны иметь соответствующие ограждения, защитные и пред- охранительные приспособления, а также общую и местную вентиля- цию. Кроме общих положений по технике безопасности и промыш- 54 ленной санитарии также должны быть учтены и особенности вы- полнения различных работ, связанных с эксплуатацией оборудова- ния для электрической сварки плавлением: поражение электриче- ским током; отравление вредными газами или испарениями вред- ных веществ; получение различного рода ожогов или ослепления как от сварочной дуги, так и от расплавленного металла; получение различного рода травм при транспортировке баллонов со сжатым или сжиженным газом или сборке громоздких деталей при подго- товке их к сварке. Во избежание поражения электрическим током оборудование для электрической сварки плавлением должно отвечать соответствую- щим требованиям, зафиксированным в «Правилах по эксплуатации электроустановок», в частности: корпуса источников питания и сварочных автоматов или полуав- томатов должны быть надежно заземлены; электрические кабели, соединяющие источники питания, свароч- ные автоматы или полуавтоматы и распределительные щиты долж- ны иметь надежную изоляцию и быть защищены от механических повреждений; при обнаружении повреждения электрических цепей в источнике дитания, сварочном автомате, полуавтомате или распределительной сети выключить оборудование и немедленно сообщить администра- тивному лицу данного подразделения. Перед выполнением сварочных работ внутри замкнутых прост- ранств принять необходимые меры безопасности: установить деревянные щиты или резиновые коврики; получить защитные резиновые перчатки и галоши; работу выполнять с напарником, который должен находиться вне сосуда и наблюдать за производством работ. Источники питания сварочной дуги должны быть оборудованы уст- ройством автоматического снижения напряжения холостого хода. При поражении электрическим током необходимо: немедленно выключить источник питания; освободить пострадавшего от обесточенной электрической цепи и обеспечить доступ к нему свежего воздуха; вызвать врача и приступить к искусственному дыханию. Во избежание отравления вредными газами или испарениями вред- ных веществ (флюсов, газов, обмазок и т. д.) рабочие места сварщи- 55 ков должны иметь необходимую и достаточную местную и общую приточно-вытяжную вентиляцию, а в особо опасных местах (замкну- тые сосуды, помещение или отсеке малого объема) студенту должны выдаваться индивидуальные защитные средства (маски, респираторы и т. д.) или должен быть регламентирован режим его работы (работа не более 30 мин с последующим отдыхом на свежем воздухе). При работе на установках для электронно-лучевой сварки необ- ходимо соблюдать требования, зафиксированные в «Правилах по экс- плуатации высоковольтных электроустановок». Во избежание получения различного рода производственных травм рабочее место должно быть укомплектовано необходимыми подъ- емно-транспортными механизмами (тельфером, тележкой и т. д.), а также должно быть обеспечено надежное крепление баллонов со сжатым и сжиженным газом. Во избежание получения различного рода ожогов студент-свар- щик должен иметь сухую спецодежду (куртка, брюки, рукавицы, в отдельных случаях капюшон) из брезента или специальной тепло- стойкой ткани. Обувь сварщика должна закрываться брюками. По- верх брюк надевается куртка. При работе на открытой площадке требуется дополнительная спецодежда, предотвращающая охлажде- ние тела, а также теплостойкие эластичные подлокотники, подко- ленники или подстилки. 56 Литература 1. Технология и оборудование сварки плавлением : учебник для вузов по специальности «Оборудование и технология сварочного производства»/ под общ. ред. Г. Д. Никифорова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1986. – 320 с. ; ил. 2. Милютин, B. C. Источники питания для сварки : учебное посо- бие / B. C. Милютин, В. А. Коротков. – Челябинск : Металлургия Урала, 1999. – 368 с. 3. Закс, М. И. Сварочные выпрямители / М. И. Закс. – Л. : Энер- гоатомиздат, 1983. – 94 с. 4. Денисов, Л. С. ГОСТ 12.3.003–86 ССБТ. Работы электросвароч- ные. Требования безопасности : комментарии и практика выполне- ния. Ж. Охрана труда / Л. С. Денисов // Практикум. – 2006. – № 1. – С. 40–51. 5. Денисов, Л. С. Меры обеспечения безопасности и охрана тру- да при газосварочных работах и термической резке : комментарии и практика выполнения. Ж. Охрана труда / Л. С. Денисов // Прак- тикум. – 2010. – № 1. – С. 42–53. 6. Денисов, Л. С. Оборудование сварки плавлением : методическое пособие по лабораторным работам : в 2 ч. / Л. С. Денисов. – Минск : БНТУ, 2012– . – Ч. 1. – 50 с. 7. Денисов, Л. С. Источники питания сварочной дуги / Л. С. Де- нисов. – 2-е изд., доп. – Минск : Право и экономика, 2013. – 117 с. 8. Источники питания для дуговой сварки. Требования безопас- ности : ГОСТ Р МЭК 60974-1–2004. – М. : Стандартинформ, 2005. – 48 с. 9. Источники питания для сварки. Методы испытания сварочных свойств : ГОСТ 25616–83. – М. : Изд-во стандартов, 1983. – 18 с. 10. Сварочные трансформаторы для ручной дуговой сварки. Об- щие технические требования : ГОСТ 95–92Е. 11. Сварочные однопостовые выпрямители : ГОСТ 13 821–92Е. 12. Сварка. Калибровка, верификация и валидация оборудования, используемого в сварке, включая вспомогательные виды деятель- ности : СТБ ISO 17662–2012. 13. Руководство по эксплуатации источников типа Trans Pocket, Magic Wave, Trans Puls, Synergic. 57 ПРИЛОЖЕНИЯ ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Диагностика неполадок источника тока 58 59 60 61 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 УХОД, ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И УТИЛИЗАЦИЯ 62 Учебное издание ДЕНИСОВ Леонид Сергеевич ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ Методическое пособие по лабораторным работам В 2 частях Ч а с т ь 2 Редактор Т. Н. Микулик Компьютерная верстка Н. А. Школьниковой Подписано в печать 17.04.2014. Формат 6084 1/16. Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 3,60. Уч.-изд. л. 2,82. Тираж 80. Заказ 234. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя, распространителя печатных изданий № 1/173 от 12.02.2014. Пр. Независимости, 65. 220013, г. Минск.