Подбор источника питания для аргодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG) технического алюминия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет) Факультет «Материаловедение и металлургических технологий» Кафедра «Оборудование и технология сварочного производства»

Реферат

По дисциплине «Источники питания для сварки»

На тему: Подобрать источник питания для аргодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG) технического алюминия типа АД или АД1 (толщина металла 2 мм). Сварка встык преимущественно в нижнем положении.

Челябинск 2022

Задание:

Необходимо разрешить сложившуюся производственную ситуацию: На производстве сваривается «Изделие (сварной узел)» из технического алюминия типа АД или АД1 ; необходимо подобрать современный источник питания для сварки в условиях промышленного производства. Металлоконструкция сваривается аргодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG). Толщина металла 2 мм. Сварка встык преимущественно в нижнем положении. Требуется обеспечить бесперебойность сборочно-сварочного процесса, стабильность качества.

Большинство предприятий оснащено источниками питания, разработанными ещё до 1990 годов. Предположим, что и на характеризуемом в данной работе предприятии имеются подобные. Они находятся на консервации. Опишите это оборудование, на котором при выходе из строя источников питания, задействованных в процессе производства, можно было расконсервировать имеющиеся резервы (Т, В, П по вашему выбору). Назначьте это оборудование и обоснуйте свой выбор, описав особенности работы ИП и конструктивные особенности.

Для начала необходимо определиться с режимом сварки. Режим сварки - один из основных элементов технологического процесса, который определяет качество и производительность сварки.

Металл - технический алюминий типа АД или АД1 Чтобы ее сварить, применяют неплавящийся вольфрамовый электрод типа WC-20. В качестве защитного газа используется аргон. Оксидная плёнка на поверхности алюминия и его сплавов затрудняет процесс сварки. Обладая высокой температурой плавления (2050єС), оксидная плёнка не расплавляется в процессе сварки и покрывает металл прочной оболочкой, затрудняющей образование общей ванны. Вследствие высокой адсорбционной способности к газам и парам воды оксидная плёнка является источником газов, растворяющихся в металле, и косвенной причиной возникновения в нем несплошностей различного рода. Частицы оксидной плёнки, попавшие в ванну, а также часть плёнок с поверхности основного металла, не разрушенных в процессе сварки, могут образовывать оксидные включения в швах, снижающие механические свойства соединений и их работоспособность.

Основными параметрами режима свари являются:

а) сила сварочного тока (Iсв, А);

б) напряжение на дуге (Uс,В);

в) диаметр электрода(dэл, мм);

г) вылет электрода (Lэл, мм);

д) скорость сварки (Vс, м/ч);

Его ориентировочные режимы представлены в таблице1.

Таблица1.

Род сварочного тока и его полярность существенно влияют на размеры и форму сварного шва из-за того, что количество теплоты, образующееся на катоде и аноде сварочной дуги, также сильно меняется. Если выбрать постоянный ток прямой полярности, то глубина проплавления свариваемого металла уменьшается на 40-50%, а у переменного тока на 15-20%, по сравнению с постоянным током обратной полярности.

Исходя из этого, если требуется выполнить сварной шов большой ширины с неглубоким проплавлением металла, чтобы избежать прожогов, рекомендуется выбирать для этого постоянный сварочный ток прямой полярности.

Источники питания для дуговой сварки обеспечивают процесс сварки электрической энергией. В тоже время, они оказывают существенное влияние на характер протекания процесса сварки (в первую очередь, на качество и производительность).

Источники питания классифицируются по нескольким признакам:

По первому признаку источники питания классифицируются в соответствии со способом производства энергии: преобразуется ли она из силовой сети питания (что имеет место в трансформаторах, выпрямителях и электронных источниках питания) или вырабатывается самими источниками питания (как это имеет место в случае использования генераторов).

По второму признаку источники питания классифицируются в соответствии со способом преобразования электрической энергии:

путем использования трансформаторов, которые преобразуют относительно высокое напряжение силовой сети в более низкое напряжение для сварки переменным током;

2) путем использования сварочных выпрямителей, состоящих из трансформатора (для понижения напряжения силовой сети) и блока выпрямления для преобразования переменного тока в постоянный;

3) путем использования электронных источников питания (например, сварочных инверторов);

4) путем использования сварочных преобразователей, состоящих из сварочного генератора, вращение ротора которого обеспечивается электрическим двигателем;

5) путем использования сварочных агрегатов, состоящих из сварочного генератора, вращение ротора которого обеспечивается двигателем внутреннего сгорания (в агрегате происходит преобразование не электрической энергии, а механической в электрическую).

Третьим классификационным признаком является способ получения энергии: источники питания могут быть зависимыми (все кроме агрегатов, т.к. получают энергию от стационарной электрической сети) и автономными (агрегаты, т.к. их генератор подсоединен к двигателю внутреннего сгорания).

По четвертому признаку источники питания классифицируются в соответствии со способом регулирования параметров сварки. В трансформаторах, выпрямителях это может быть выполнено с помощью подвижных катушек, подвижных магнитных шунтов, секционированием витков вторичной обмотки и другими способами.

Пятым классификационным признаком является род тока сварки, который обеспечивают источники питания: переменный (AC), постоянный (DC) прямой или обратной полярности, или оба, как AC, так и DC (комбинированные источники питания).

По шестому классификационному признаку источники питания классифицируются в соответствии с формой внешней (статической) вольтамперной характеристики (ВВАХ). Внешней вольтамперной характеристикой источника питания является зависимость среднего значения напряжения на клеммах источника от силы тока в сварочной цепи. Она может быть либо падающей (CC - constant current), либо жесткой (CV - constant voltage. Охарактеризуем условия сварки, оказывающие влияние на выбор источника. Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом осуществляется вольфрамовым электродом диаметром dэл=2 мм на токах от 50 до 70 А при напряжении от 18 до 20В.

Рисунок 1. Статическая вольтмперная характеристика источника питания

По третьему признаку выбираем зависимый источник питания от сети.

Серийное изготовление сварочных инверторов было налажено около 30 лет назад. Более точное их название - выпрямители с транзисторным инвертором. Главное отличие сварочных аппаратов этого типа - в последовательности преобразований электрического тока. В этих приборах ему приходится менять свои характеристики несколько раз. Сначала ток выпрямляется и становится постоянным, проходя через полупроводник. На следующем этапе его пропускают через фильтр для дополнительного сглаживания. Затем ток поступает в инвертор и преобразуется в переменный частотой порядка 100 кГц. После этого он попадает в трансформатор, в котором напряжение понижается, а сила тока увеличивается. Далее он поступает в высокочастотный фильтр и затем в выпрямитель. На выходе получается постоянный ток требуемых параметров.

За счет таких сложных преобразований удалось уменьшить габариты сварочного аппарата. сварка питание инверторный выпрямитель

Преимущества инверторного аппарата

КПД устройств достигает 95 %. Потери энергии минимальны.

Аппараты отличаются повышенной электробезопасностью.

Их можно без последствий подключать к обычной бытовой сети.

Устройства имеют очень широкий диапазон регулирования силы тока. Благодаря этому возможно использовать разные типы электродов и подбирать требуемый режим сварки для металлов.

Вся работа приборов регулируется управляющими схемами и микропроцессорами. Это обеспечивает легкий поджиг и стабильное удержание дуги.

Напряжение и сила тока в инверторных аппаратах регулируются плавно.

Аппараты комплектуются защитой от перепадов сетевого напряжения.

Сварку можно вести в любых пространственных положениях.

Недостатки инверторного аппарата

Их стоимость значительно превышает аналогичный показатель сварочных трансформаторов.

Устройства чувствительны к пыли. Она может быть причиной выхода из строя.

Инверторные сварочные аппараты плохо переносят повышенную влажность и низкие температуры. Хранить их нужно только при положительной температуре.

При нарушении правил эксплуатации выходит из строя блок с силовыми транзисторами. Его замена может обойтись в половину стоимости аппарата. Ремонт устройства - очень дорогая процедура.

В итоге отличие инвертора от сварочного аппарата трансформаторного типа с точки зрения пользователя заключается в следующем: он мобильный, обеспечивает отличное качество швов, с ним удобно работать. Эти функциональные преимущества обеспечиваются электроникой и автоматизацией процессов. По этой же причине такие устройства дороже стоят. Сварочные трансформаторы - это своеобразные «рабочие лошадки». Их следует использовать тогда, когда не предполагается перемещение устройства и не требуется высокое качество сварки.

В качестве источника питания выбираем инвертор Kemppi MINARCTIG EVO 200MLP. Его внешний вид представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Инвертор Kemppi Master S 400

Технические характеристики:

MINARCTIG EVO 200MLP мощный источник питания на базе технологии PFC сочетает полезные эксплуатационные преимущества, включая высокую энергоэффективность и способность обеспечивать надежную работу при использовании кабелей питания длиной более 100 метров. Модели MinarcTig Evo имеют большие светодиодные приборные панели и включают такие функции, как регулировка подачи газа до и после сварки, регулировка времени увеличения и уменьшения сварочного тока, дистанционное управление.

В модели MLP есть также функция Minilog, она предназначена для управления сварочной ванной нажатиями выключателя горелки, периодически снижая сварочный ток ниже фактического рабочего уровня.

MinarcTig Evo - это аппарат, работающий в двух режимах и обеспечивающий высокое качество сварки MMA на постоянном токе при использовании электродов различного типа.

На предприятии имеются также сварочные преобразователи типа ВСС-200 с падающей характеристикой, предназначенные для сварки неплавящимся электродом в среде аргона.

Внешний вид сварочного выпрямителя показан на рисунке 3.

Рисунок 3. Сварочный выпрямитель ВКС-500

1 - вентилятор, 2 - неподвижная обмотка, 3 - магнитопровод трансформатора, 4 - рукоятка с механизмом перемещения подвижной обмотки трансформатора, 5 - подвижная обмотка трансформатора, 6 - блок селеновых выпрямителей 7 - кожух.

Технические характеристики выпрямителей с крутопадающими внешними характеристиками ВСС-200:

Выпрямитель ВСС-200 представляет собой однопостовую сварочную установку, состоящую из понижающего трансформатора, блока селеновых шайб, пускорегулирующей аппаратуры, смонтированной в общем кожухе, и вентилятора для охлаждения трансформатора. Трехфазный понижающий трансформатор выполнен с увеличенным магнитным рассеянием, что обеспечивает создание семейства падающих внешних характеристик. Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками понижающего трехфазного трансформатора.

Чтобы уменьшить ход подвижных обмоток, требуемые пределы регулирования величины сварочного тока стараются получить одновременным переключением первичной и вторичной обмоток с «треугольника» на «звезду»

Выпрямительный блок выполнен по трехфазной мостовой схеме и состоит из трех соединенных параллельно селеновых столбов с пластинами размером 100x400 мм.

Электрическая схема обеспечивает выключение выпрямителя от чрезмерного перегрева. Выпрямитель снабжен фильтрами для подавления радиопомех.

Размещено на Allbest.ru