6.3 Запитання для самоперевірки

1. Які зовнішні вольтамперні характеристики мають промислові джерела живлення?

2. Галузь застосування джерел живлення з жорсткими та спадними зовнішніми вольтамперними характеристиками.

3. Вимірювальна апаратура, будова і принцип дії вимірювальної апаратури.

4. За якими основними параметрами класифікуються джерела зварювального струму?

5. Як здійснюється регулювання сили зварювального струму в перетворювачі ПСО-300?

6. Для чого потрібна додаткова щітка на якорі генератора?

7. Призначення котушки намагнічування.

8. Для чого необхідне секціонування котушки розмагнічування?

9. Що собою являють трансформатори з підвищеним розсіюванням?

10. Що таке Х_L та від чого воно залежить?

11. Як здійснюється регулювання сили струму в трансформаторах із підвищеним розсіюванням?

6.4 Порядок виконання роботи

Підготувати до роботи макети обладнання. Ознайомитися з технікою безпеки та діючим обладнанням.

Зібрати електричну схему для дослідження вольтамперної характеристики джерела струму за схемою рисунка 6.4. Установити за вказівкою викладача розмір зварювального струму на джерелі. Послідовно змінювати зовнішній опір баластного реостата РБ - 301 з одночасним фіксуванням струму в колі за амперметром і напруги за вольтметром. Отримані результати вимірювань записати до табл. 6.1.

Рисунок 6.4 – Принципова електрична схема установки для зняття вольтамперних характеристик джерел зварювального струму

Таблиця 6.1 – Результати вимірювання

№п/п	І (задано),А	Rб, Ом	І, А		U, В
			Спадна	Жорстка	Спадна	Жорстка

6.5 Оформлення звіту

У звіті за даною роботою необхідно:

- указати мету роботи;

- описати основні типи вольтамперних характеристик зварювальних джерел живлення та області їх використання;

- накреслити принципову електричну схему установки для зняття вольтамперних характеристик джерел зварювального струму;

- скласти таблицю експериментальних даних для побудови вольтамперної характеристики джерела;

- розрахувати опір реостата за формулою, Ом

, (6.1)

де U – напруга джерела струму під навантаженням, В;

I – сила зварювального струму, А;

R – внутрішній опір джерела живлення, Ом.

- побудувати графік залежності U=f(I) за дослідними даними.

Лабораторна робота № 7 визначення зварювальних коефіцієнтів

Мета робота – засвоїти методику визначення коефіцієнтів розплавлення і наплавлення; дослідити залежність цих коефіцієнтів від режиму зварювання і типу електрода.

7.1 Обладнання, інструмент, матеріали

Зварювальний пост із вольтметром і амперметром; ваги технічні з гирями, штангенциркуль; металева лінійка; секундомір; пластини із маловуглецевої сталі; електроди діаметром 3–5 мм.

7.2 Основні теоретичні положення

Продуктивність зварювання значною мірою залежить від швидкості розплавлення електродного металу, введеного в зварювальний шов. Швидкість розплавлення електродного металу оцінюється коефіцієнтом розплавлення, а кількість металу, введеного в шов, – коефіцієнтом наплавлення.

Частка електродного металу в складі зварювального шва непостійна. Вона залежить від способу і режиму зварювання, виду зварювального шва і електродів, які при цьому застосовуються. У випадку ручного зварювання частка електродного металу в складі шва становить 30–80%, автоматичного – 30–40%.

Коефіцієнтом розплавлення називається кількість електродного металу в грамах, який розплавленого за 1 год при силі струму І А, г/(А∙год):

. (7.1)

Коефіцієнтом наплавлення називається кількість електродного металу в грамах, який наплавленого за 1 год при силі струму І А, г/ (А год):

, (7.2)

де І – сила струму, А;

τ – час зварювання, год.

Коефіцієнт розплавлення залежить від ряду факторів, які впливають на процес плавлення електродного металу:

• стану поверхні електрода;

• хімічного складу дроту;

• типу і товщини покриття електродів;

• полярності струму під час зварювання.

Сильний вплив складу покриття електрода на коефіцієнт розплавлення пояснюється значенням ефективного потенціалу іонізації газів і зміною балансу теплоти дугового проміжку. Менші значення мають електроди з тонким (крейдовим) покриттям, більші – з товстим покриттям. За зворотної полярності вплив більший, ніж за прямої, оскільки на аноді виділяється більше теплоти і його температура вища за температуру катода. Звичайно коефіцієнти розплавлення становлять 6,5–14.

Коефіцієнт наплавлення оцінює швидкість зварювання. Він завжди менший за коефіцієнт розплавлення, оскільки не весь розплавлений метал електрода надходить у зварювальний шов. Частина електродного металу під час зварювання випаровується і розбризкується, ці втрати за ручного зварювання становлять 25–30% кількості розплавленого електродного металу.

Коефіцієнт розплавлення, як правило, більший від коефіцієнта наплавлення. Але коли витрати електродного металу в тій чи в іншій мірі можуть компенсуватися переходом у шов металу із покриття за рахунок феросплавів, металів, складених із оксидів, залізного порошку, який вводиться в зону розплавлення в процесі зварювання, коефіцієнт наплавлення може виявитись більшим, ніж коефіцієнт розплавлення. Уведення в покриття залізного порошку в кількості 30–50% маси покриття дає можливість одержати α_н на 20–30% більше α_р. У цьому випадку коефіцієнту втрат умовно приписують від'ємне значення. Коефіцієнт втрат можна записати в такому вигляді:

, (7.3)

α_н ,α_р ,ψ змінюються залежно від способу зварювання, марки електрода, густини струму на електроді, полярності струму, складу атмосфери дуги, напруги на дузі.

Залежність α_н ,α_р від сили зварювального струму при зварюванні в середовищі вуглекислого газу СО₂ порівняно із зварюванням під флюсом за однакових умов показана на графіку (рис. 7.1), із якого видно, що збільшення зварювального струму веде до збільшення α_н ,α_р. Причому ψ у процесі зварювання в середовищі СО₂ значно перевищує ψ у випадку зварювання під флюсом. Це пояснюється тим, що втрати теплоти на розплавлення, випаровування і розбризкування металу під час зварювання в середовищі СО₂ менші від кількості теплоти, яка йде на плавлення флюсу в разі зварювання під флюсом.

Значення коефіцієнтів α_н і α_р дозволяє виконати розрахунок потрібної кількості електродів для зварювання шва встановленого перерізу і визначити швидкість зварювання.

Кількість електродного металу, необхідного для заповнення зварювального шва, визначається за формулою, г,

q=Z∙F∙γ , (7.4)

де Z – довжина шва, м;

F – площа поперечного перерізу шва, м² (рис. 7.2);

γ – густина електродного металу, г/м³.

Рисунок 7.1 – Графік зміни значень α_н і α_р у випадках збільшення

сили зварювального струму

Виразивши цю кількість наплавленого металу через α_н, дістанемо, кг,

, (7.5)

Звідси основний час (час горіння дуги), год,

. (7.6)

Повний час роботи зварника τ_н визначається з урахуванням поправочного коефіцієнта К, який залежить від умов праці, організації робочого місця і становить 0,4–0,85, год:

. (7.7)

Знаючи кількість металу, необхідного для заповнення зварювального шва q_н,

, (7.8)

де ψ- коефіцієнт витрат металу під час зварювання, який визначають за формулою

. (7.9)

Рисунок 7.2 – Стикове зварне з'єднання:

S – товщина металу; b – зазор; l – ширина валика; q – висота валика

За значенням q_e і масою металу одного електрода вибраного діаметра і довжини можна легко розрахувати необхідну для зварювання кількість електродів. При цьому слід врахувати частину електрода, що йде в огарок.