Сварочные генераторы

По сравнению с аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом плазменная дуга имеет ряд преимуществ. Во-первых, она является более концентрированным источником теплоты и вследствие этого обладает большей проплавляющей способностью. Плазменной дугой можно сваривать металл толщиной до 10 мм без разделки кромок и применения присадочного металла. При этом снижается тепловое влияние дуги на свариваемый металл и уменьшаются сварочные деформации. Во-вторых, плазменная дуга обладает более высокой стабильностью горения, что обеспечивает повышенное качество сварных швов. Это позволяет выполнять так называемую микроплазменную сварку металла толщиной 0,025—0,8 мм на токах 0,5— 10 А. В-третьих, увеличивая ток и расход газа, можно получить так называемую проникающую плазменную дугу. В этом случае резко возрастет тепловая мощность дуги, скорость истечения и давление плазмы. Такая дуга дает сквозное проплавление и выдувает расплавленный металл (процесс резки). Недостаток плазменной сварки — недолговечность горелок вследствие частого выхода из строя сопел и электродов.

При проектировании сварных заготовок необходимо предусматривать конструктивные и технологические мероприятия по устранению или уменьшению сварочных деформаций и напряжений. Внешние сварочные деформации приводят к снижению точности размеров заготовок и требуют назначения больших припусков на механическую обработку.

Сварочные деформации и напряжения возникают вследствие локальной пластической деформации отдельных зон сварного соединения из-за неравномерного разогрева при сварке. Металл в зоне максимального нагрева (шов и зона термического влияния), претерпевший пластическую деформацию сжатия при нагреве, после полного охлаждения получает остаточное укорочение. Это укорочение приводит к изменению формы и размеров всей сварной заготовки. Абсолютное укорочение (ДДВ и ACD) линейных элементов (ЛВ и CD) пропорционально их длине в зоне пластической деформации (ABCD) (рис. 5.58, а, б). В соответствии с этим основные закономерности процесса развития внешних сварочных деформаций сводятся к следующему: 1) абсолютное укорочение возрастает с увеличением зоны пластической деформации, т. е. с увеличением объема наплавленного металла и зоны разогрева заготовки; 2) при симметричном размещении наплавленного металла относительно центра тяжести сечения (ц. т.) свариваемых элементов изменяются только размеры последних, т. е. происходит деформация поперечной Ап и продольной Д„р усадок (рис. 5.58, в; 5.59, а); 3) при несимметричном расположении наплавленного металла относительно центра тяжести сечения также изменяется форма сварных заготовок, т. е. пронсхо-

Эффект укорочения металла в зоне пластических деформаций в ряде случаев может быть представлен как сжимающее действие некоторой фиктивной усадочной силы Рус. Это позволяет рассчитывать сварочные деформации методами сопротивления материалов. Усадочную силу определяют количественно как произведение площади зоны пластической деформации в поперечном сечении соединения на предел текучести металла этой зоны.

Мероприятия, уменьшающие внешние сварочные деформации, направлены на снижение остаточного укорочения и устранение несимметричности его распределения, а также на повышение сопротивления свариваемых элементов деформированию. Они могут быть реализованы на этапе конструирования или изготовления сварного узла. Часто полностью устранить сварочные деформации не удается. Поэтому при необходимости возможно применение правки уже готовых сварных заготовок.

Сварочные деформации, возникающие при изготовлении корпуса, в значительной степени зависят от схем сборки. Кели производить сборку «по горизонталям», т. е. собирать сначала днищевые секции по всей длине, а затем устанавливать все секции двойного дна и т. д., то при сварке горизонтов, следующих за днищем, концы нижнего горизонта будут приподниматься, вызывая общее искривление корпуса. Поэтому наиболее перспективным методом общей сборки корпуса судна является блочный, когда сборку па стапеле осуществляют из крупных блоков, представляющих собой часть корпуса от киля до палубы. Схема организации работ при использовании такого метода показана на рис. 9.26. Корпус каждого блока формируют па предстапельном участке из секций, подаваемых из

При производстве судовых корпусных конструкций сварочные деформации часто оказываются выше допустимых. Для их исправления применяют главным образом правку местным нагревом. На стапеле правка ребристости и волнистости производится после установки и закрепления секции или блока в жестком контуре. Местные угловые деформации полотнищ толщиной 4...10 мм правят нагревом обшивки над каждым ребром жесткости со стороны, противоположной приваренному набору. Правку полотнищ толщиной 3 мм и менее производят нагревом полос между ребрами жесткости на расстоянии 100 мм от них.

— - -- для перемещения сварочных аппаратов 57 -•- -— для позиционирования изделии 56', 190 Сварочные операции с использованием роботов 55 Сварочные деформации и напряжения 8, 9, 10 Сварные трубы с продольными швами 295

Сварочные деформации вследствие изменения размеров и формы конструкций существенно затрудняют их сборку, ухудшают внешний вид и эксплуатационные качества. Сварочные напряжения снижают сопротивляемость сварных конструкций разрушению, особенно при воздействии циклических нагрузок и агрессивных сред. Поэтому применяют различные способы уменьшения или устрайе--ния сварочных деформаций и напряжений.

что наплавку осуществляют с помощью специальной головки, обеспечивающей подачу и вибрацию электродной проволоки. Вибрация электрода облегчает возбуждение дуги и повышает стабильность процесса. При наплавке электрические разряды чередуются с короткими замыканиями. В зону наплавки и дуги подается щелочная эмульсия, в некоторой степени защищающая металл от воздействия воздуха в процессе наплавки и охлаждающая детали, в "связи с чем уменьшаются зона термического влияния и сварочные деформации и повышается твердость наплавленного слоя.

сварного шва, называют продольными и обозначают вх. Напряжения, действующие в плоскости соединяемых элементов перпендикулярно оси шва, называют поперечными и обозначают ау. Напряжения, действующие в направлении, перпендикулярном плоскости соединяемых элементов, называют напряжениями по толщине сварного соединения и обозначают <тг. Наряду с нормальными компонентами в сварных соединениях могут действовать соответствующие касательные напряжения т*,,, iyz, ггх. Деформации, возникающие при сварке, обозначаются аналогично напряжениям. Различают нормальные компоненты сварочных деформаций е*, ъу, кг и сдвиговые уху, yyz, угх. Сварочные деформации в общем случае определяют изменение линейных и угловых размеров тела и характеризуют состояние отдельных участков тела. Основные причины, вызывающие появление деформации при сварке, заключаются в неравномерном нагреве, структурных превращениях и упругопластическом деформировании. Поэтому необходимо различать следующие составляющие сварочных деформаций:

Сварочные генераторы. Принцип получения падающей внешней характеристики генератора путем изменения потока в воздушном зазоре под полюсом является основным для современных сварочных генераторов.

По форме внешних характеристик сварочные генераторы постоянного тока можно подразделить на следующие группы: генераторы с падающими внешними характеристиками; генераторы с жесткими внешними характеристиками; универсальные генераторы, позволяющие получать падающие и жесткие внешние характеристики путем переключения обмоток.

В настоящее время сварочные генераторы остаются главным образом в агрегатах для сварки в полевых условиях, где привод осуществляется от двигателя внутреннего сгорания. Во всех остальных областях применения сварки па постоянном токе они вытесняются сварочными выпрямителями.

Производительность воздушно-дуговой резки и строжки прямо пропорциональна силе тока, поэтому целесообразно применять мощные сварочные генераторы. Рекомендуемые значения силы тока в зависимости от диаметра электрода приведены ниже:

Со средними ускоряющимися массами: кольцепрядильные машины, трепальные машины, шпили, промывочные машины, мешалки, нагнетательные насосы, траспортирующие барабаны, подвесные дороги, месильные машины, прессы, компрессоры со степенью неравномерности от 1 : 100 до 1 : 200, шлифовальные станки, фуговочные и строгальные станки для досок, ножницы, долбежные станки—1,4. Со средними ускоряющимися массами и средними ударными нагрузками: корды, ткацкие станки, центробежные мельницы, мешалки для цемента, центрифуги, очистные барабаны, мельницы, сварочные генераторы, металлообрабатывающие строгальные станки, падающие молоты, сушильные барабаны, шахтные вентиляторы, прокатные станы для свинца, тракторы — 1,6.

Для питания сварочной дуги применяют источники переменного тока — сварочные трансформаторы и источники постоянного тока — сварочные генераторы с приводом от электродвигателя (сварочные преобразователи), сварочные генераторы с приводом от Двигателя внутреннего сгорания (сварочные агрегаты) и полупроводниковые сварочные выпрямители.

Сварочные генераторы. Это специальные генераторы постоянного тока, внешняя характеристика которых позволяет получать устойчивое горение дуги, что достигается изменением магнитного потока генератора в зависимости от сварочного тока. Сварочный генератор постоянного тока состоит из статора с магнитными полюсами и якоря с обмоткой и коллекторами. При работе генератора якорь вращается в магнитном поле, создаваемом полюсами статора. Обмотка якоря пересекает магнитные линии полюсов генератора, и поэтому в витках обмотки возникает переменный ток, который с помощью коллектора преобразуется в постоянный. Вращение якоря сварочного генератора обеспечивается в сварочных преобразователях электродвигателем, а в сварочных агрегатах — двигателем внутреннего сгорания. К коллектору прижаты угольные щетки, через которые постоянный ток подводится к клеммам. К этим клеммам присоединяют сварочные провода, идущие к электрододержа-телю и изделию.

Сварочные генераторы выполняют по различным электрическим схемам. Они могут быть с падающей характеристикой (генераторы типа ГСО в преобразователях типа ПСО-300, ПСО-500 и др.), с жесткой и пологопадающей характеристикой (типа ГСГ в преобразователях типа ПСГ-500) и универсальные (преобразователи типа ПСУ-300, ПСУ-500).

Наибольшее распространение получили сварочные генераторы с падающими внешними характеристиками, работающие по следующим схемам:

--- сварочные — см. Сварочные генераторы

СВАРОЧНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ