Оборудование машиностроительных предприятий: Учебник. Единое окно доступа к образовательным ресурсам
Главная
Каталог
Библиотека
Форум
Новости
Глоссарий
Порталы
О проекте
Оборудование машиностроительных предприятий: Учебник
Текстовая версия документа PDF (размер: 1619.7 КБ)
Качество преобразования для различных документов может сильно различаться. Изображения (картинки, формулы, графики) в документе игнорируются. Защищённый документ не может быть преобразован.
Предыдущая
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Следующая
трансформатора. Так, при частоте питающего напряжения 10 кГц масса
трансформатора и его габаритные размеры уменьшаются по сравнению с
частотой 50 Гц примерно в 3 раза, а при частоте 50 кГц уже в 15–17 раз.
Например, расчетная масса трансформатора мощностью 20 кВ·А при пи-
тании напряжением частотой 50 Гц составляет 120 кг, а при 50 кГц – 7 кг.
Такое уменьшение массы активных материалов обусловливает существен-
ное (в 25 раз) снижение потерь мощности, а значит, рост КПД источника
питания. Росту КПД способствуют также малые коммутационные поте-
ри в ключевых элементах, в качестве которых для сварочных инверторов
применяют достаточно мощные тиристоры или транзисторы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что входит в состав сварочных преобразователей?
2. Какой вид должна иметь вольтамперная характеристика генера-
тора, чтобы обеспечить устойчивое горение дуги, и за счет каких уст-
ройств обеспечиваются необходимые свойства генератора?
3. Как обеспечивается падающая внешняя характеристика у свароч-
ных аппаратов переменного тока?
4. Назовите преимущества и недостатки сварочных выпрямителей
перед другими источниками питания.
5. Какое устройство у сварочных выпрямителей расположено ме-
жду выпрямительным блоком и сетью питания?
6. Опишите работу трехфазного выпрямителя.
7. Как устроен инверторный источник сварочного тока.
Электроды для ручной дуговой сварки
Электроды для ручной сварки представляют проволочные стержни с
нанесенными на них покрытиями. Стержень электрода изготовляют из
специальной сварочной проволоки повышенного качества. Стальную сва-
рочную проволоку ∅ 0,3–12 мм в зависимости от состава делят на 3 груп-
пы: углеродистую (Св-0,8; Св-10ГС и др.), легированную (Св-18ХМА,
Св-10Х5М и др.) и высоколегированную (Св-07Х25Н13, Св-06Х19Н10М5Т
и др.). В марках проволоки "Св" обозначает слово "сварочная", первые две
цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента, а цифры
после буквы, указывающей легирующие примеси в общепринятых обозна-
чениях, – количество данного элемента в процентах.
Электроды классифицируют по следующим признакам: типу по-
крытия, химическому составу жидкого шлака, назначению.
По типу покрытий электроды подразделяют на электроды со стаби-
лизирующим, защитным или легирующим покрытиями (качественными).
Стабилизирующее покрытие состоит из мела (СаСОз), соединений калия,
бария. Эти вещества облегчают ионизацию дуги и способствуют ее ус-
тойчивому горению. В качественное покрытие электродов включают ста-
билизирующие, газообразующие, шлакообразующие, раскисляющие, ле-
гирующие и связующие составляющие. Газообразующие вещества обра-
зуют при нагреве защитные газы вокруг дуги. Шлакообразующие состав-
ляющие при расплавлении образуют жидкий шлак на поверхности сва-
рочной ванны. Шлак служит для защиты расплавленного металла от воз-
действия воздухом, а также является средой, через которую осуществля-
ется раскисление и легирование наплавленного металла. Раскисляющие
составляющие предназначены для восстановления окислов, находящихся
в сварочной ванне. Легирующие составляющие служат для получения
наплавленного металла, требуемых механических свойств и химического
состава. В качестве связующего применяют в основном жидкое натрие-
вое стекло Na2O(SiO2). Жидкое стекло связывает порошкообразные со-
ставляющие покрытия в обмазочную массу, а после просушивания и про-
калки придает покрытию электродов необходимую прочность. По назна-
чению электроды подразделяют на 4 класса:
• для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей;
• для сварки теплоустойчивых сталей;
• для сварки высоколегированных сталей;
• для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.
Согласно ГОСТ 9467-75 электроды для сварки конструкционных
сталей (Ст 3, Ст 45, Ст 50ХГСА и др.) подразделяют на типы Э34", Э42,
Э145, в зависимости от механических свойств наплавленного металла.
Цифры в обозначении типа электрода означают прочность наплавленного
металла в кгс/мм2. Электроды для сварки теплоустойчивых сталей
(12ХМ, 15ХМ, 20ХМФ и др.) подразделяют на типы Э-ХМ, Э-ХМБФ и
др., в зависимости от химического состава наплавленного металла. Буквы
М, Х, Ф, Б означают легирование соответственно молибденом, хромом,
ванадием и ниобием, повышающими теплоустойчивость сварного шва.
Электроды для сварки высоколегированных сталей (ОХ18Н9Т, Х25Н20С2,
Х17 и др.), согласно ГОСТ 10052-75, классифицируют по структуре и со-
ставу металла сварного шва. Например, ЭА-3М6 – электрод аустенитного
типа с добавками молибдена.
Помимо типа электродов, важной характеристикой является его мар-
ка, которая определяет состав покрытия (УОНИ-13/45, ЦЛ18). Марка
электрода характеризует также его технологические свойства: род и по-
лярность тока, возможность сварки в различных пространственных по-
ложениях и др.
Расчёт потребного количества электродов. Доля электродного ме-
талла в составе металла шва различна и зависит от способа и режима
сварки, а также от вида сварочного шва. При ручной сварке доля элек-
тродного металла колеблется в широких пределах (30–80 %), при автома-
тической она составляет 30–40 %. Производительность сварки в значи-
тельной степени зависит от скорости расплавления электродного ме-
талла, которая оценивается коэффициентом расплавления αр. Коэффици-
ент расплавления численно равен массе электродного металла (в грам-
мах), расплавленного в течение одного часа, приходящегося на один ам-
пер сварочного тока. При ручной сварке αр составляет 6,5–14,5 г/А⋅ч. Для
оценки скорости сварки шва пользуются коэффициентом наплавки αн.
Этот коэффициент оценивает количество электродного металла, введен-
ного в свариваемый шов. αн < αр на величину потерь электродного ме-
талла из-за угара и разбрызгивания. Эти потери при ручной сварке дости-
гают 25–30 %, при сварке под флюсом 2–5 % от количества расплавлен-
ного электродного металла. Знание αр и αн позволяет произвести расчёт
потребного количества электродного металла для сварки шва установ-
ленного сечения и определить скорость сварки шва.
Количество металла (кг), необходимого для получения сварочного
шва, определяется по формуле
gн = L ⋅ F ⋅ ρ ,
где L – длина свариваемого шва, м; F – площадь поперечного сечения
шва, м2; ρ – плотность электродного металла, кг / м3.
Выражая это же количество металла (кг) через коэффициент на-
плавки, получим:
gн = 10-3 ⋅ αн ⋅ I ⋅ t,
где t – время горения дуги ч; I – ток, А.
Отсюда время горения дуги: t = 103⋅ gн /(αн ⋅ I), (ч). Скорость свар-
ки: v = L / t, (м/ч). Зная gн, можно определить необходимое количество
электродного металла по формуле:
gэ = gн⋅(1 + ψ),
где ψ = (0,25 – 0,31) – коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание.
То же самое можно сделать, зная коэффициент расплавления:
gэ = 103 ⋅ αр ⋅ I ⋅ t.
Задавшись диаметром и длиной электрода по полученному gэ, вы-
числяют потребное количество электродов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Опишите состав электрода.
2. Как маркируется сварочная проволока?
3. Какие составляющие включают в качественное покрытие электрода?
4. Как классифицируются электроды по назначению?
5. Какие типы электродов вы знаете?
6. Какая информация скрывается за маркой электрода?
7. Что представляет собой порошковая электродная проволока?
ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Рассчитать потребное количество электродов, общее время сварки
и потребляемую электроэнергию для ручной дуговой сварки, если об-
щая длина свариваемого шва L = 30 м, площадь поперечного сечения
шва F = 0,2⋅10-4 м2, диаметр электрода d = 3 мм, длина электрода 0,3 м,
время замены электрода 10 сек. Сварка производится током 200 А при
напряжении 50 В.
Оборудование и аппаратура для газовой сварки
Газовой сваркой называется сварка плавлением, при которой нагрев
кромок соединяемых частей и присадочного материала производится
теплотой сгорания горючих газов в кислороде.
Газовая сварка классифицируется по виду применяемого горючего
газа. Она бывает ацетиленокислородная, керосинокислородная, бензино-
кислородная, пропанобутанокислородная и т. д. Для производства работ
по газовой сварке сварочные посты должны иметь следующее оборудо-
вание и инвентарь: ацетиленовый генератор или баллон с горючим газом;
кислородный баллон; редукторы (кислородный и для горючего газа);
сварочную горелку с набором наконечников; шланги для подачи горю-
чего газа и кислорода в горелку; сварочный стол, приспособления, необ-
ходимые для сборки изделий под сварку, и комплект инструментов свар-
щика; очки с защитными стеклами и спецодежду.
Ацетиленовый генератор – аппарат, предназначенный для получе-
ния ацетилена при взаимодействии карбида кальция с водой. Ацетилено-
вые генераторы различаются по следующим признакам:
а) по давлению получаемого ацетилена:
– низкого давления (до 0,02 МПа),
– среднего давления ( 0,01–0,15 МПа);
б) по производительности (выпускаемые генераторы воспроизводят
0,3–640 м3/ч ацетилена, наиболее распространены 1,25 м3/ч);
в) по способу установки:
– передвижные,
– стационарные;
г) по принципу взаимодействия карбида кальция с водой:
– генераторы, работающие по принципу «карбид в воду» (КВ),
– «вода в карбид» (ВК),
– контактные (К).
Принцип КВ предусматривает периодическую (порциями) подачу в
воду карбида кальция. При этом достигается наибольший выход ацети-
лена (до 95 %). Принцип ВК осуществляется периодической подачей во-
ды в загрузочное устройство, куда заранее насыпается карбид кальция.
Принцип К предусматривает периодическое соприкосновение и взаи-
модействие карбида кальция с водой. Контактный принцип осуществляется
автоматически и широко используется в передвижных генераторах, но по
сравнению с другими принципами даёт наименьший выход ацетилена.
Ацетиленовые генераторы для защиты их от взрывной волны газо-
кислородного пламени при обратном ударе оснащают предохранитель-
ными затворами, которые бывают водяные и сухие.
Водяной затвор ЗГС-1.25-3 (рис. 1.10)
заправляют водой до контрольного крана 1,
5 в нижней части затвора расположены слив-
ная пробка 2, входной ниппель 3 и клапан 4.
При нормальной работе сварочного поста
ацетилен из генератора поступает под кла-
1 пан, поднимает его и, пройдя через воду, за-
полняет верхнюю полость затвора, а затем
через ниппель 5 по шлангу поступает в сва-
рочную горелку.
2 4 При обратном ударе давлением воды
клапан закрывается, не допуская проник-
3
новения пламени в генератор. При темпе-
Рис.1.10. Водяной затвор ратуре воздуха ниже 0 оС затвор заправля-
ется смесью, состоящей из одного объема
воды и двух объемов этиленгликоля или
глицерина. Выпускают и сухие предохранительные затворы (ЗСУ-1), ко-
торые более практичны.
Ацетилен поставляется к сварочному посту либо по трубопроводу,
либо в ацетиленовых баллонах вместительностью 40 л., в которых при
максимальном давлении 1,9 МПа содержится около 5,5 м3 ацетилена. Для
обеспечения безопасного хранения и транспортирования ацетилена бал-
лон заполняют пористым активированным углем, а для увеличения коли-
чества ацетилена в баллоне активированную пористую массу пропиты-
вают растворителем – ацетоном (один объем ацетона растворяет 23 объ-
ема ацетилена). Баллон окрашен в белый цвет и на нем сделана надпись
«Ацетилен».
Кислород подается к посту либо от кислородной рампы, либо от ки-
слородного баллона вместительностью 40 л, в котором при максимальном
давлении 15,15 МПа содержится 6 м3 кислорода. Баллон окрашен в голу-
бой цвет и имеет черную надпись «Кислород».
Баллон для газов (горючего или кислорода) изготавливают из сталь-
ных бесшовных труб. Он представляет собой цилиндрический сосуд с вы-
пуклым днищем и узкой горловиной. Для придания баллону устойчивости
в вертикальном положении на его нижнюю часть напрессован башмак с
квадратным основанием. Горловина баллона имеет конусное отверстие с
резьбой, куда ввертывается запорный вентиль – устройство, позволяющее
наполнять баллон газом и регулировать его расход. Для различных газов
принята определенная конструкция вентиля. Различная резьба хвостовика
исключает возможность установки на баллон не соответствующего ему
вентиля. Вентиль кислородного баллона изготавливают из латуни, т. к. она
обладает высокой коррозионной стойкостью в среде кислорода. Вентиль
ацетиленового баллона изготавливают из стали, т. к. сплавы меди, со-
держащие более 70 % меди, при контакте с ацетиленом образуют взрыво-
опасную ацетиленовую смесь. На горловину баллона плотно насажено
кольцо с наружной резьбой для навинчивания предохранительного кол-
пака. Вентиль кислородного баллона используется также для баллонов с
азотом, аргоном и углекислым газом.
Для понижения давления газа, поступающего из баллона, до рабоче-
го давления газа в горелке и для поддержания этого давления постоян-
ным в процессе сварки применяются редукторы. Корпус редуктора раз-
делён клапаном на две камеры: высокого давления (соединена с балло-
ном) и низкого давления (соединена с горелкой). Камера низкого давле-
ния через эластичную мембрану связана с пружиной, усилие которой
соответствует рабочему давлению горелки. Газ поступает из камеры высо-
кого давления в камеру низкого давления до тех пор, пока давление его не
уравновесит усилие пружины. В этом положении расход и поступление га-
за будут равны, и далее такое состояние поддерживается автоматически.
Сварочные горелки. Сварочная горелка предназначена для пра-
вильного смешивания горючего газа или паров горючей жидкости с ки-
слородом и получения устойчивого сварочного пламени требуемой мощ-
ности. Горелки классифицируются:
а) по способу подачи горючего в смесительную камеру – инжектор-
ные и безынжекторные;
б) по назначению – универсальные (для сварки, наплавки, пайки, по-
догрева и других работ) и специализированные;
в) по роду применяемого горючего;
г) по числу рабочего пламени – однопламенные, многопламенные;
д) по мощности, определяемой расходом ацетилена (л/ч) – микромощ-
ности (5–60), малой мощности (25–700), средней мощности (50–2500) и
большой мощности (2500–7000);
е) по способу применения – ручные и машинные.
Для производства ручной газопламенной обработки большое приме-
нение получили ацетиленокислородные инжекторные горелки (рис. 1.11).
Они работают по принципу подсоса горючего газа, давление которого
может быть ниже 0,01 МПа, т. е. ниже минимальных давлений, установ-
ленных для подвижных ацетиленовых генераторов. Давление кислорода
должно быть в пределах 0,15–0,5 МПа. По шлангу и трубке 6 к вентилю 5
и через него в инжектор 4 поступает кислород. Вытекая с большой ско-
ростью из инжектора в смесительную камеру 3, струя кислорода создает
разрежение, вызывающее подсос ацетилена. Ацетилен поступает по
шлангу к соединительному ниппелю 7, а затем через корпус горелки и
вентиль 8 – в смесительную камеру, где образует с кислородом горючую
смесь. Полученная смесь по трубке наконечника 2 поступает в мундштук
1 и, выходя в атмосферу, при сгорании образует сварочное пламя.
2 3 4 5 6
8 7
1
Рис. 1.11. Инжекторная горелка
Безынжекторные горелки работают на смеси горючего газа и кисло-
рода, поступающей в смесительную камеру под одинаковым давлением в
пределах 0,01–0,1 МПа, т. е. требуют питания горючим среднего давления.
Для нормальной работы такой горелки в систему питания включают регу-
лятор, обеспечивающий равенство рабочих давлений кислорода и го-
рючего газа. Горелка состоит из ствола и комплекта сменных наконечни-
ков, присоединяемых к стволу накидной гайкой. Каждый наконечник
обеспечивает соответствующую мощность пламени. Стандартом преду-
смотрены четыре типа горелок. Горелки Г1 микромощности предназна-
чены для сварки металлов толщиной 0,1–0,5 мм. Горелки Г2 малой мощ-
ности применяют для сварки изделий 0,2–7 мм. Грелки Г3 служат для
сварки металла 0,5–30 мм. Горелки Г4 большой мощности предназначены
для сварочных работ и огневой обработки изделий большой толщины.
Большое распространение получили сварочные инжекторные го-
релки малой мощности «Звездочка», ГС-2, «Малютка» и средней мощно-
сти «Звезда», ГС-3 и «Москва». Для использования заменителей ацети-
лена применяются сетчатые наконечники. Они позволяют работать с го-
рючим, в качестве которого применяют пропан-бутановые смеси, при-
родный газ и др. заменители.
Кислородная резка основана на свойстве металлов и их сплавов
сгорать в струе технически чистого кислорода, производится с помощью
резаков. Резаки обеспечивают правильное смешение газов или паров
жидкости с кислородом, образование подогревающего пламени и подачу
в зону резки струи чистого кислорода. Резаки классифицируются по на-
значению (универсальные и специальные); принципу смешения газов
(инжекторные и безынжекторные); виду резки (разделительной и поверх-
ностной резки); применению (для ручной и машинной резки).
Большое применение получили универсальные, инжекторные, руч-
ные резаки для разделительной резки. Они отличаются от сварочных го-
релок наличием отдельной трубки для подачи режущего кислорода и го-
ловкой, состоящей из двух сменных мундштуков (наружного – для пла-
мени и внутреннего – для чистого кислорода). Кислород в резаке разделя-
ется на два канала: один служит, как в горелке, для смеси кислорода и
горючего газа, другой − для подачи чистого кислорода по внутреннему
мундштуку в зону резки. Этот кислород называют режущим, он сжигает
металл и выдувает оксиды из зоны резки.
Широкое распространение получил ручной универсальный резак
«Факел». Он имеет 5 внутренних и 2 наружных мундштука, позволяю-
щих резать металл толщиной до 300 мм со скоростью 80–560 мм/мин.
(в зависимости от его толщины).
Для машинной резки применяют стационарные шарнирные машины
АСШ-2 и АСШ-70. Вторая машина отличается более совершенным при-
водом и наличием пантографического устройства, позволяющего произ-
водить резку одновременно трех деталей. Толщина разрезаемого металла
5–100 мм. Машина АСШ-74 режет металл до 150 мм со скоростью
0,1–1,6 м/мин. Выпускаются и переносные машины, представляющие со-
бой самоходные тележки, перемещающиеся по разрезаемому металлу.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что называется газовой сваркой?
2. Какое оборудование применяется для газовой сварки?
3. Опишите принцип действия и конструктивные особенности ацети-
ленового генератора.
4. Что представляет собой водяной затвор?
5. Что вы знаете о баллонах, в которых содержатся ацетилен и ки-
слород?
6. На каком принципе и как работают инжекторные газопламенные
горелки?
7. Какое горючее, кроме ацетилена, можно применять для газовой
сварки?
8. Какие виды горелок, выпускаемых нашей промышленностью, вы
знаете?
Контактная сварка
Контактной сваркой называется сварка с применением давления, при
которой нагрев производится теплотой, выделяемой при прохождении
электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части.
Основными видами контактной сварки являются точечная, шовная,
стыковая.
Точечная сварка. Это сварка, при которой соединение элементов
происходит на участках ограниченных площадью торцов электродов, под-
водящих ток и передающих усилие сжатия.
Свариваемые листы 1 (рис.1.12) зажимают между металлическими
электродами 2, к которым от трансформатора 3 подводится сварочный ток.
При прохождения тока под воздействием выделяемой теплоты в точке кон-
такта соединяемых деталей 4 металл расплавляется. Процесс сварки сопро-
вождается пластической деформацией
металла и образованием уплотняющего
пояска 5, предохраняющего жидкий
металл от выплеска и от взаимодейст-
вия с воздухом.
Теплота, используемая при сварке,
зависит от сопротивления между элек-
тродами и выделяется при прохожде-
нии тока непосредственно в деталях,
контактах между ними и контактах
деталей с электродами.
Рис. 1.12. Точечная сварка
Для осуществления процесса точечной сварки применяют специальные
машины контактной сварки (рис. 1.13,б), которые в процессе работы вы-
полняют две основные функции – сжатие и нагрев соединяемых деталей. В
конструкции любой машины условно можно выделить механическое и элек-
трическое устройства.
Основной частью м е х а н и ч е с к о г о у с т р о й с т в а машины
для точечной сварки (рис. 1.13,6) служит корпус 1, на котором закрепле-
ны нижний кронштейн 2 с нижней консолью 3 и электрододержателем 4 с
электродом и верхний кронштейн 7. Нижний кронштейн 2 обычно выполняют
переставным или передвижным (плавно) по высоте, что дает возможность ре-
гулировать расстояние между консолями в зависимости от формы и размера
свариваемых деталей.
На верхнем кронштейне установлен пневмопривод усилия сжатия
электродов 6, с которым соединена верхняя консоль 5 с электрододержа-
телем 4.
Для управления работой пневмопривода на машине установлена со-
ответствующая пневмоаппаратура 8. Привод усилия может быть также
пневмогидравлическим, гидравлическим и др. Корпус, верхний и ниж-
ний кронштейны и консоли воспринимают усилие, развиваемое пневмо-
приводом, и поэтому должны иметь высокую жесткость.
Рис. 1.13. Общий вид
машины точечной сварки
(а) и её основные узлы (б)
Э л е к т р и ч е с к а я ча ст ь м а ш и н ы с о с т о и т и з с в а р о ч но г о
трансформатора 10 с переключателем ступеней 11, контактора 12 и блока
управления 9. Часто аппаратура управления смонтирована в отдельном
шкафу управления. Контактор 12 подключает сварочный трансформатор к
электрической питающей сети и отключает его.
Электрическое устройство машины предназначено для
обеспечения необходимого цикла нагрева металла в зоне сварки. К элек-
трическому устройству относится также вторичный контур машины, ко-
торый образуют токоподводы, идущие от трансформатора к свариваемым
деталям. Ток от трансформатора через жесткие и гибкие шины подводится к
верхней 5 и нижней 3 консолям с электрододержателями 4. Консоли и
электрододержатели с электродами участвуют в передаче сварочного тока
и усилия и поэтому одновременно являются частями электрического и ме-
ханического устройств машины.
Все части вторичного контура изготавливают из меди или медных
сплавов, имеющих высокую электропроводность. Большинство элементов
вторичного контура, сварочный трансформатор и контактор имеют внут-
реннее водяное охлаждение.
Шовная сварка. Шовная сварка – способ, при котором детали со-
единяются швом, состоящим из отдельных сварных точек (литых зон),
перекрывающих или не перекрывающих одна другую.
При сварке с перекрытием точек шов будет герметичным, а при сварке
без перекрытия шов практически не отличается от ряда точек, полученных
Предыдущая
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Следующая
Поставщики ресурсов
Авторам
Контакты
Обратная связь
Вопросы и ответы
spartherm
dimplex model amesbury
shell omala
kyiv apartments service
man
-
5440.11 ()
russia music awards
pki
, ,
ppg
dunlup 205 55 r16
5440.16 ()
2115
, ,
8800 gold
peg perego venezia
motorola v3i
646
dunlup 205 55 r16
isdn
intex
sikkens
salamander
-
li-da
-
bella italia
r-600
2110
k610
rittal
vps vds