Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова

Электротехнический факультет

Кафедра АЭТУС

Лабораторная работа 1, 2, 3

ДУГОВАЯ СВАРКА В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ, АРГОНОДУГОВАЯ СВАРКА И КОНТАКТНАЯ ТОЧЕЧНАЯ СВАРКА

Выполнили: студенты

группы ЭТ-51-07

Григорьева К.В.

Головина О.Н.

Иванов К.Г.

Иванов С.А.

Давыдов Н.А.

Проверил: преподаватель

Петросов Ю.М.

Чебоксары 2010

Лабораторная работа 1-С

УНИВЕРСАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ УДГУ-301

Цель работы - изучение конструкции, характеристик и режимов работы установки для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (рис.1). Сварку неплавящимся электродом применяют при соединении металлов толщиной 0,1-6 мм. Ее ведут на постоянном токе прямой полярности (минус на вольфрамовом электроде) и на переменном токе.

При сварке на постоянном токе прямой полярности дуга легко зажигается и горит устойчиво при напряжении 10-15 В. При обратной полярности напряжение на дуге возрастает, снижается устойчивость ее горения, а также повышается нагрев и расход электрода, что делает се непригодной для непосредственного применения в сварочном процессе. Однако дуга обратной полярности обладает одним важным технологическим свойством: при ее действии с поверхности свариваемого металла удаляются оксиды и загрязнения. Указанные свойства дуги обратной полярности используют при сварю, таких сильно окисляющихся металлов, как алюминий, магний и их сплавы, применяя для питания дуги переменный ток. При сварке неплавящимся электродом на переменном токе в определенной степени сочетаются преимущества дуги на прямой и обратной полярностях. Однако асимметрия электрических свойств дуги, обусловленная ее меньшей по сравнению с прямой электрической проводимостью при обратной полярности, приводит к ряду нежелательных сопутствующих явлений. Рис.1 Установка

типа УДГУ-301

В результате выпрямляющей способно­сти дуги появляется постоянная составляющая тока прямой полярности. В этих условиях дуга горит неустойчиво, ухудшается очистка поверхности сварочной ванны от тугоплавких оксидов и нарушается процесс формирования шва. Поэтому для питания дуги в аргоне переменным током применяют специальные источники тока. В их схему включается стабилизатор горения дуги - электронное устройство, подающее импульс дополнительного напряжения на дугу в полупериод ее горения на обратной полярности. Таким образом обеспечивается устойчивость дуги, постоянство тока и процесса формирования шва на обеих полярностях тока.

1. Назначение и техническая характеристика Установка универсальная УДГУ-301 стационарная предназначена для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом нержавеющих сталей на постоянном или переменном токе, титановых и медно-никелевых сплавов на постоянном токе. алюминия и его сплавов на переменном токе с компенсацией постоянной составляющей. Ее параметры приведены в таблице.

Основные технические характеристики

Параметр	Норма
Номинальная потребляемая мощность силовой цепью (однофазная), кВт, не более	25
трехфазной цепью, кВт, не более	45
Номинальный сварочный ток (действующее значение), А	315
Пределы регулирования сварочного тока, А	15-315
Число диапазонов регулирования	3
Номинальный режим работы (ПВ) при цикле 10 мин, %	60
Номинальное рабочее напряжение, В	20
Пределы регулирования рабочего напряжения, В	8-20
Допустимые отклонения напряжения питающей сети от номинального значения, %, не более	+5 -10
Напряжение холостого хода
на постоянном токе, В, не более	100
на переменном токе. В, не более	80
Внешняя характеристика- крутопадающая
Диаметр электродов, мм	0,8 - 6
Расход защитного газа, л/мин	5-10
Расход охлаждающей воды при давлении на входе0.25 МПа. л/ч. не менее	75

Установка состоит из силового блока, переносного блока поджигания, сварочных горелок, соединительных проводов и шлангов.

2. Устройство и принцип работы

2.1. Принципиальная электрическая схема установки (прил.1) обеспечивает:

- автоматическую выдержку времени для предварительной подачи защитного газа в грелку и поддувное устройство до возбуждения дуги;

- отключение подачи газа в поддувное устройство; автоматическое включение трансформатора питания сварочной цепи и осциллятора по истечении времени, необходимого для продувки газового тракта после начала подачи газа с настройкой выдержки времени до 5 с;

- включение осциллятора с выдержкой времени работы не более 1 с (с перерывом не менее 9 с);

- автоматическое переключение осциллятора на режим работы стабилизатора горения дуги после ее возбуждения (на переменном токе);

- отключение трансформатора питания сварочной цепи после выключения выключателя сварки и плавного спадания сварочного тока до минимального значения в пределах каждой ступени, с заваркой кратера;

- автоматическое прекращение подачи газа по истечении установленной выдержки времени от 5 до 30 с после прекраще­ния горения сварочной дуги;

компенсацию постоянной составляющей сварочного тока при работе на переменном токе;

- отключение напряжения холостого хода сварочного трансформатора за время не более 1 с после размыкания сварочной цепи;

- возможность подачи газа для предварительной установки необходимого расхода;

- возможность подключения к установке автомата для сварки неплавящимся электродом:

- возможность работы в трех режимах сварки:

а) переменный ток без компенсации постоянной составляющей;

б) переменный ток с компенсацией постоянной составляющей;

в) постоянный ток.

2.2. Электрическая схема включает в себя осциллятор-стабилизатор, устройство для заварки кратера и регулирования сварочного тока (плата Е1), схему управления сварочным циклом (плата Е2), схему ограничения работы осциллятора и напряжения холостого хода при обрыве сварочной дуги (плата ЕЗ), полупроводниковый коммутатор (V13М...V17М), схему управления узлом компенсации постоянной составляющей (плата Е4), управления осциллятором-стабилизатором (плата Е5).

Переход с одного режима сварки на другой осуществляется с помощью полупроводникового коммутатора V13M...V17M, управляемого переключателем S9.

В режиме переменного тока без компенсации постоянной составляющей (переключатель S9 в 1-м положении) коммутация сварочного тока происходит через тиристоры V14M, V15M, причем тиристоры, управляемые по аноду, работают как обычные вентили. В режиме переменного тока с компенсацией постоянной составляющей (переключатель S9 во 2-м, положении), коммутация сварочного тока осуществляется аналогично вышеописанному с той разницей, что тиристор V14M осуществляет компенсацию постоянной составляющей. Постоянную составляющую регулируют резистором R6, изменяя момент открывания тиристора V14M. Для обеспечения непрерывности сварочного тока в момент перехода через ноль тиристоры V14M. V15M шунтированы балластным сопротивлением.

В режиме постоянного тока (переключатель S9 в 3-м положении) коммутация сварочного тока происходит через тиристоры V13M, V14M и вентили V16M. VI7М. Тиристоры работают как обычные вентили. Для обеспечения непрерывности сварочного тока включается дополнительный источник ТЗ-4_: R25, VI, V2 (подпитка), которая опережает основной сварочный ток.

2.3. Для подготовки установки к работе необходимо включить автоматический выключатель Q1. а затем нажатием кнопки S2 включить двигатель вентилятора. Установить переключателем S9 необходимый режим работы.

Рассмотрим работу установки в режиме переменного тока с компенсацией постоянной составляющей.

Включение установки на сварку производится нажатием кнопки S6. расположенной на сварочной горелке. При этом на управляющий электрод тиристора VE3.E2 поступает отпираю­щий импульс по цепи мост V6.E4, S6. V5, С2. R6. V4.E2.

При открывании тиристора VE3.E2 включается реле КЗ (через S6_; V6.E2).

Реле КЗ контактом К3.1 включает газовый клапан Y1; контактом КЗ.2 подготавливает цепь для самоблокировки на время отсчета выдержки времени «Газ после сварки».

Одновременно с включением реле КЗ через резистор R9.E2 подастся питание на стабилитрон V9 и включается отсчет выдержки времени «Газ до сварки».

Выдержка времени «Газ до сварки» выполнена на пороговом элементе - однопереходном транзисторе VE1.E2, между эмиттером которого и общим проводом схемы (провод 31) включен конденсатор С1. Заряд конденсатора осуществляется от стабилизированного напряжения, снимаемого со стабилитрона V9.E2 через резистор R1 и переменный резистор R24. установленный на блоке управления. После того, как напряжение на конденсаторе С1 достигнет порога срабатывания однопереходного транзистора VE1, последний открывается и конденсатор С1 разряжается по цепи управляющего электрода тиристора VE2.E2. Тиристор открывается и включает реле К2, которое контактом К2.1 включает пускатель Кб.

Пускатель Кб подключает сварочный трансформатор Т1М к сети. Вторичное напряжение трансформатора по проводам 82 и 84 подастся на плату Е5. Через потенциометр R13. стабилитрон V2. резистор R1, платы Е5 происходит заряд конденсатора СЗ.

После срабатывания однопереходного транзистора VE1 импульс разряда конденсатора СЗ через развязывающий импульсный трансформатор Т1Д поступает на управляющий электрод тиристора V8. Диод V3.E5 позволяет заряжать конденсатор. Тиристор открывается и напряжение конденсатора СЗ.Е2 через резистор R16.E2 прикладывается к тиристору VE3.E2, запирая его. Реле КЗ при этом выключается.

Контакт КЗ.2 снимает напряжение со всей схемы.

Если при включении сварочного трансформатора дуга не возбудится в течение времени 0.9 с. то конденсатор СРЕЗ успевает зарядиться до порога срабатывания VE1.E3, при этом открыва­ется тиристор VE2.E3. Реле К4 включается и отключает реле К2 которое в свою очередь отключает сварочный трансформатор.

Включение сварки возможно по истечении времени, определяемого зарядом конденсатора С5.ЕЗ (9 с). При этом открывается тиристор VE4.E3, а тиристор VE2.E3 запирается. Реле К4 отключается и сварочный цикл возобновляется.

Работа установки в режиме переменного тока без компенсации постоянной составляющей происходит аналогично, с той разницей, что тиристор VI4М все время открыт.

Работа установки в режиме постоянного тока происходит аналогично, с той лишь разницей, что -после зажигания дуги осциллятор отключается, так как происходит шунтирование кон­денсатора СЗ.Е5 контактами реле К 1.3 и К5.5.

'2.4. Устройство и работа составных частей:

Блок силовой состоит из силового трансформатора, вентилятора, выключателя автоматического, двух блоков управления, блока вентилей.

Включение установки в сеть и защита ее от коротких замыканий осуществляется автоматическим выключателем Q1. расположенным на задней стенке силового блока.

Трансформатор ТР1Ш1 - однофазный понижающий с подмагничиваемым шунтом - установлен на основании силового блока.

Переключатель S3, установленный на задней стенке шкафа управления, служит для переключения ступеней регулирования сварочного тока.

Силовой трансформатор охлаждается вентилятором, приводимым во вращение асинхронным двигателем М.

Блоки управления устанавливаются в силовом блоке с лицевой стороны и соединяются со схемой силового блока через штепсельные разъемы.

Блок- вентилей предназначен для коммутации сварочного тока в разных режимах, а также для компенсации постоянной составляющей.