Аргонодуговая (описание лабораторной работы)

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ
И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ
ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ АРГОНА
Цель работы: ознакомиться с сутью процесса аргонодуговой
сварки вольфрамовым электродом; установить особенности газовой
защиты металла шва; изучить строение аппарата инверторного типа
ИСТ-125; снять и построить ВВАХ, СВАХ и зависимость напряжения
на дуге от ее длины; провести тренировочную сварку образцов.
1. Содержание работы
Суть аргонодуговой сварки
Основной разновидностью
сварки в инертных газах является аргонодуговая сварка. Для
защиты используют аргон 1,
сварку выполняют вольфрамовым 2 (3 – зажимная чанга) или
плавящимся электродом, без
подачи или с подачей присадочной проволоки 5, на постоянном
или переменном токе (рис. 14).
Наиболее распространенный
способ защиты зоны сварки от
влияния воздуха - это газовая
защита, когда защитный газ
подается в сопло 4 сварочной
горелки.
Как защитный газ выбран
Рисунок 14 – Схема
аргон. Аргон не вступает в
аргонодуговой сварки
химическую реакцию с металлами, не растворяется в них, создает надежную защиту, оттесняя воздух
от зоны сварки. В среде аргона наблюдается повышенная
подвижность электронов, вследствие чего дуга легче возбуждается
(табл. Д.2, Д.10).
Горение дуги в гелии происходит при более высоком напряжении
(в 1,4-1,7 раза большем, чем в аргоне). Это требует применения для
питания дуги источников с повышенным напряжением холостого хода.
При сварке с плавящимся електродом (MIG - Metal Inert Gas)
электрод изготавливают из материала приблизительно того же
состава, что и металл, который сваривают. При сварке неплавящимся
электродом в качестве электрода обычно используют вольфрамовые
стержни (WIG - Wolfram Inert Gas), реже – угольные и графитовые
(табл. Д.1).
Вольфрам имеет высокую температуру плавления и кипения
(3380 и 59000С соответственно), высокую термоэлектронную эмиссию,
высокую коррозионную и эрозионную стойкость, достаточную
механическую прочность. Для повышения стойкости и электронной
эмиссии в вольфрамовые электроды прибавляют присадки в виде
оксида тория, лантана, итрия, циркония.
Параметры режима сварки
Основные параметры сварочного режима: род, полярность и
величина тока Iд; напряжение дуги Uд; расход защитного газа и
скорость его истечения из сопла горелки; скорость сварки Vсв. При
сварке WIG - диаметр електрода dэл, угол его заточки и диаметр
притупления торца, вылет электрода, наклон электрода вдоль оси
шва, диаметр присадочного материала; при сварке MIG - диаметр и
скорость подачи електроднй проволоки. Значение этих параметров
зависят от толщины и марки металла, который сваривают, вида и
положение в пространстве сварочного соединения.
Для электрода из чистого вольфрама граничные величины тока
дуги Iд: дуга прямой полярности - Iд = 80 dэл; дуга обратной полярности
– Iд = 20 dэл; дуга переменного тока - Iд = 60 dэл. Для вольфрамовых
электродов с примесями окислов итрия, лантана или тория
допустимый ток увеличивают на 30...50%.
С увеличением угла заточки и уменьшением диаметра
притупления повышается концентрация теплового потока дуги, растут
- давление дуги, плотность тока, глубина проплавлення.
С увеличением длины дуги растут диаметр и пятно нагрева,
увеличивается ширина шва, чуть уменьшается глубина проплавления.
Расход аргона выбирают в зависимости от тока дуги (две
крайности - не обеспечивается качество защиты, происходит
переохлаждение металла сварочной ванны).
При повышенных скоростях сварки поток воздуха, который
набегает, сдвигает защитную струю газа из зоны плавления.
Источники питания сварочной дуги при ручной WIG
Для питания сварочной дуги применяют специальные источники
тока, которые отвечают определенным требованиям.
Устойчивое горение дуги при применении W-электрода
возможно лишь при крутопадающей внешней вольт-амперной
характеристике . Источником питания, которой удовлетворяет таким
требованиям, является аппарат ИСТ-125.
Полупроводниковый аппарат ИСТ-125 предназначен для ручной
дуговой сварки плавящимся электродом и сварки неплавящимся
электродом в среде аргона.
Технические данные
1. Номинальный сварочный ток, А
125
2. Границы регулирования тока, А
3. Номинальное рабочее напряжение:
- при сварке плавящимся электродом, В
- при сварке неплавящимся электродом, В
4. Напряжение холостого хода, В
5. Максимальная потребляемая мощность, кВт
6. Напряжение питания, В
7. Масса, кг, не больше
25...125
25
5
36
6.0
220
35
Принцип действия и устройство аппарата ИСТ-125
Принцип работы инвертора (рис. 15) заключается в
преобразовании переменного напряжения питающей сети 220 В, с
частотой 50 Гц в сварочное напряжение 36 В с помощью
высокочастотного тиристорного преобразователя.
Рисунок 15 – Функциональная схема работы инвертора ИСТ-125
Инвертор состоит из тиристорного выпрямителя, фильтра,
тиристорного преобразователя, выходного выпрямителя и схемы
управления. Переменное напряжение сети, поступающее на вход
тиристорного выпрямителя превращается в постоянное, преобразуется
в тиристорном преобразователе
в высокочастотное, снова
выпрямляется в сварочное в выходном выпрямителе и поступает на
выход инвертора.
Схема управления ограничивает напряжение холостого хода на
выходе инвертора, осуществляет защиту инвертора от сверхтоков и
формирует в зависимости от способа сварки ВВАХ.
Инвертор обеспечивает такие виды ВВАХ (рис. 16):
- крутопадающую штыковую со стабилизацией сварочного тока 1
при ММА сварке штучными электродами любого типа;
- крутопадающую (штыковую) со стабилизацией сварочного тока
2 при WІG сварке.
Благодаря тому, что
в
преобразователе
примененная
высокая
частота (16 кГц), масса
элементов и аппарата в
целом
значительно
меньше,
чем
в
традиционных источниках
питания.
Инвертор выполнен
как малогабаритный шкаф
на ножках и представляет
собой переносную сварочРисунок 16 – ВВАХ инвертора
ную установку в однокорзварювального струму ИСТ-125
пусном
исполнении.
Элементы силовой части схемы установлены на двух горизонтальных
шасси из изоляционного материала. Элементы цепей управления
расположены на четырех платах печатного монтажа, объединенных в
блок.
На передней панели
инвертора
(рис.
17)
расположенные:
1 - клеммы "+" и "-" для
присоединения ИСТ-125 к
сети питания;
2 - переключатель
вида сварки с положениями
"Аргонодуговое" и "Ручное
дуговое";
3 - лампа "Сеть" - для
сигнализации о наличии
напряжения питания;
4 – амперметр - для
измерения
величины
сварочного тока;
5 - ручки "Плавно" для плавного регулирования
сварочного тока в пределах
диапазона;
6 - переключатель
Рисунок 17 – Общий вид
"Диапазоны" ("25...70" и
инвертора ІСТ-125
"70...125")
для
переключения соответствующих диапазонов сварочного тока.
Порядок работы аппарата ИСТ-125
1. Включить рубильник, который питает установку.
2. Переключить тумблер 2 в положение "Аргонодуговое».
3. Поставить переключатель "Диапазоны" в положение
зависящее от величины сварочного тока.
4. Включить выключатель "Сеть" в положение «ВКЛ».
5. Установить необходимый расход защитного газа.
6.Выполнить сварку. Величину сварочного тока устанавливают
вращением ручки "Плавно" соответствующего диапазона.
7. После окончания работы выключить инвертор, для чего
установить выключатель "Сеть" в положение «0».
2. Методика работы
1. Ознакомиться с сутью процесса аргонодуговой сварки
неплавящимся электродом и свойствами электродов, которые
применяются.
2. Ознакомиться с сущностью газовой защиты и свойствами
газов, которые используются.
3. Ознакомиться со строением инвертора ИСТ-125.
4. Провести тренировочную сварку.
5. Исследовать ВВАХ ИСТ-125, СВАХ сварочных дуг разной
длины, зависимость напряжения на дуге от ее длины (на режимах по
указанию преподавателя) (табл. 1, 2).
Таблица 1 - Протокол исследований ВВАХ и зависимости U д  f (lд )
Длина дуги lд , мм
Напряжение U д , В
Ток I д , А
Таблица 2 - Протокол исследований СВАХ
Ток I д , А
Напряжение U д , В; lд =___ мм
Напряжение U д , В; lд =___ мм
6. Построить графики: ВВАХ - U д  f ( I д ) ; U д  f (lд ) ; СВАХ -
U д  f ( I д ) при
lд = ___ мм, СВАХ U д  f ( I д ) при lд = ___ мм .
Установить значение падения напряжения в приэлектродной зоне и
падения напряжения на 1 мм длины дуги.
7. Выполнить анализ полученных результатов.
Указания относительно снятия ВВАХ, СВАХ и зависимости
U д  f (lд )
При исследовании ВВАХ, СВАХ та U = f(l) закрепить горелку в
приспособлении,
которое
обеспечивает
ему
необходимое
(фиксированное) перемещение. Исходные данные - по указанию
преподавателя.
3. Оборудование и материалы
1. Пост для аргонодуговой сварки; ИСТ-125.
2. Инструменты для сварки.
3. Приборы для измерения:
приспособление для фиксированного изменения длины дуги;
вольтметр, диапазон измерения 0…50 В.
4. Сварочные материалы: вольфрамовый электрод; аргон;
подкладные пластины из меди и легированной стали толщиной
≥20мм;
пластины из углеродной и легированной стали и алюминия толщиной
0,8…1,2 мм.
4. Содержание отчета
1. Схема процесса аргонодуговой сварки.
2. Объяснение относительно использования W-электрода и Аr.
3. Принципиальная схема ИСТ-125, его назначение и технические
данные.
4. Протоколы и графики исследований.
5. Анализ полученных результатов. Выводы.
5. Контрольные вопросы
1. В чем заключается сущность газовой защиты при сварке?
2. Расскажите о защитных свойствах аргона.
3. Какие преимущества использования вольфрама как
неплавящегося электрода?
4. Как влияет длина дуги на ее напряжение?
5. Как влияет полярность сварочного тока на процесс сварки?
6. С какой формой ВВАХ необходимые источники питания для
ручной сварки вольфрамовым электродом?
7. Из каких блоков состоит ИСТ-125, какое их назначение?
8. Как регулируется сварочный ток в аппарате ИСТ-125?
9. Почему, если сваривать с использованием ИСТ-125, при
изменении длины дуги ток остается практически постоянным?