Технологическое сварочное оборудование

Курсовая работа

На тему:

«Оборудование для дуговой сварки»

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………..…………………….2

1. Классификация оборудования……………………………………………..4

2. Элементы сварочного поста………………………………………………..7

3. Источники питания для дуговой сварки…………………………………..7

3.3. Сварочный трансформатор…………………………………………...9

3.4. Сварочный выпрямитель……………………………………………..11

3.5. Сварочный генератор…………………………………………………14

4. Технологическое сварочное оборудование……….…………………........15

4.1. Сварочные головки..…………………………………………………..15

4.2. Сварочные тракторы……………………….………………………….16

5. Механическое сварочное оборудование..……………………………........17

Список использованных источников……………………………………….....23

 

Введение

Самым распространенным  способом сварки является дуговая сварка и  наплавка. Дуговая сварка - процесс, при котором теплота, необходимая для нагрева и плавления металла, получается за счет электрической дуги, возникающего между свариваемым металлом и электродом. Сварка (наплавка) может выполняться без внешней защиты дуги, под флюсом и в среде защитных газов.

Сварка (наплавка) без внешней защиты дуги и в среде защитных газов  может быть ручной, механизированной и автоматической, а сварка под  флюсом — механизированной и автоматической. Различаются эти способы лишь степенью механизации отдельных операций.

При ручной сварке (наплавке) подача электрода  в зону дуги и передвижение его  вдоль свариваемого соединения производятся вручную. В качестве основного оборудования для ручной дуговой сварки применяют  рабочие места, инструмент и защитные приспособления. При механизированной сварке (наплавке) механизирована только подача электрода, а перемещение его вдоль линии сварочного соединения и некоторые другие операции выполняются вручную. Наиболее распространенным способом механизированной сварки является сварка тонкой электродной проволокой диаметром 2 мм и менее, которая подается в зону сварки по гибкому шлангу. В качестве основного оборудования при механизированной дуговой сварке (наплавке) применяют шланговые полуавтоматы с различными горелками (держателями), а также специальные типы полуавтоматов, в которых используются дополнительные устройства, например ручные механизмы передвижения дуги, прижимные механизмы в случае сварки электрозаклепками и т. п. Полуавтоматы для дуговой сварки применяются как плавящимся, так и неплавящимся электродом.

При автоматической дуговой сварке (наплавке) такие процессы, как возбуждение  дуги в начале сварки, поддержание  дугового процесса, подача сварочных  материалов в зону плавления и  перемещение дуги вдоль линии  сварного соединения путем перемещения сварочного инструмента или изделия, защита дуги и сварочной ванны от воздействия воздуха (по необходимости), колебательные движения электрода (по необходимости), прекращение процесса сварки, заварка кратера в конце шва, и другие выполняются механизмами без непосредственного участия человека по заданной программе. Сварочный аппарат, выполняющий эти функции, является сварочным автоматом. Основным оборудованием для автоматической дуговой сварки (наплавки) являются: сварочные автоматы, станки и установки. Автоматы для дуговой сварки имеют плавящиеся и неплавящиеся электроды, как со свободным формированием шва, так и с принудительным.

Эффективность (повышение качества и производительности) технологических  процессов сварки в большой мере зависит от технического уровня существующего и вновь создаваемого сварочного (наплавочного) оборудования: сварочных аппаратов, установок и станков (станов).

Определение "аппарат для дуговой  сварки и наплавки" объединяет понятия "автомата" и "полуавтомата". Основной частью автомата для дуговой сварки является сварочная головка — устройство, осуществляющее подачу сварочной проволоки и поддержание заданного режима сварки. Подвесная сварочная головка (автомат) закреплена неподвижно, а самоходная перемещается механизмом по направляющим вдоль изделия. Трактор для дуговой сварки — это переносной сварочный автомат с самоходной тележкой, которая перемещает его вдоль свариваемого шва по поверхности изделия или переносному пути.

В состав сварочной установки, станка (станы) входят: сварочный аппарат, источник питания, аппаратура управления и регулирования процесса сварки, механизмы (устройства) для крепления и передвижения в заданном направлении сварочных аппаратов, для установки, крепления, перемещения и изменения ориентации свариваемого изделия, а также вспомогательное оборудование (флюсовые аппараты, скользящие токоподводы и др.).

 

1. Классификация оборудования

Тип оборудования, при выбранном  способе сварки, определяют по силе сварочного тока, которую рассчитывают в зависимости от заданной производительности сварки или наплавки и площади сечения шва. Имеются ряд полуавтоматов на силу тока 160...630 А, ряд автоматов на 500... 1600 А, источники сварочного тока силой 100...2000 А. При определении типа оборудования и правильной его эксплуатации (кроме производительности, качества сварных соединений, металлургических особенностей, необходимости термообработки) следует учитывать ряд критериев, связанных с технологическими и эксплуатационными характеристиками оборудования.

К ним относятся следующие условия:

связанные с конструкцией свариваемого изделия (протяженностью и пространственным расположением швов, удобством подхода  к шву и доступностью соединения для автомата), числом изделий в  партии, а следовательно, периодичностью переналадки оборудования, точностью подготовки соединения под сварку, подачей изделия к месту сварки, необходимостью отвода оборудования после сварки, кантовкой или перемещением изделия;

производственные — цеховые  или монтажные условия, необходимость энергоснабжения, газо- и водоснабжения, возможность отвода аэрозолей от места сварки, требования по очистке от брызг как изделия, так и частей оборудования, уборка флюса, предотвращение ослепления окружающего персонала;

организационные — необходимость обучения сварщиков и наладчиков при переходе на новую технику, создание фонда сменных и запасных частей оборудования, снабжение сварочными материалами и подготовка их для правильной эксплуатации оборудования и др.

В индивидуальном и мелкосерийном  производстве предпочтение следует отдавать универсальному оборудованию, а также построенному на модульном принципе. В крупносерийном и массовом производстве применяют специальное сварочное оборудование, входящее в состав поточно-механизированных линий

Основным оборудованием для дуговой сварки и наплавки являются источники сварочного тока для ручной сварки штучными электродами, полуавтоматы, автоматы, станки и установки для сварки плавящимся электродом без внешней защиты дуги, под флюсом и в защитных газах, оборудование для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в инертных газах, установки для ручной и автоматической сварки вольфрамовым электродом, специальное оборудование для сварки конкретных изделий. Универсальное оборудование имеет различные степень сложности и эксплуатационные возможности: от простых полуавтоматов и источников со ступенчатым регулированием режимов до сложных с микропроцессорным управлением.

Классификация оборудования должна проводиться  с учетом многих признаков:

назначения — тип изделия и вид сварочного соединения;

степени механизации сварочного процесса — ручная, механизированная и автоматическая сварка;

способа защиты дуги — открытая дуга, газовая защита, слой флюса;

степени специализации — универсальное, специализированное и специальное оборудование;

количества электродов — для  одно- и многоэлектродной сварки;

способа осуществления сварочного движения — движение изделия или  подвесного сварочного аппарата;

способа формирования металла —  свободное и принудительное;

типа электродов — плавящийся и неплавящийся, проволока, пластина, лента;

количества одновременно работающих сварочных головок — или других рабочих органов;

количества позиций, через которые  изделие проходит последовательно  в процессе сварки — одно- и многопозиционные и др.

Такое большое число признаков  и отсутствие связи между ними определяют сложность построения классификационной  системы оборудования для сварки. Выбор наиболее характерных признаков, которые сделали бы систему универсальной  и по возможности пригодной для различных видов сварочного оборудования, может служить основой при разработке типажа и индексации оборудования, а также способствовать унификации узлов и деталей. При этом конечной целью использования системы является выбор и оценка технических характеристик различного сварочного оборудования, а также обеспечение развития работ по новым направлениям. С учетом изложенного все признаки могут быть разделены на три основные группы.

1.    Целевые признаки: вид  сварного соединения (стыковые, угловые,  нахлесточные, тавровые); форма линии шва (прямолинейная, круговая, сложная); свариваемый материал (сталь, медь, алюминий и пр.); тип изделия (сосуды, балки, листовые конструкции и т. д.).

 

2.    Технологические признаки: характер процесса сварки (непрерывный,  импульсный, с колебаниями электрода); тип электрода (плавящийся, неплавящийся) и присадочного материала (проволока, пруток, металлическая крошка и др.); количество электродов и их взаимосвязь; состояние сварочной ванны (свободное или принудительное формирование шва); способ защиты дуги и давление среды, в которой протекает процесс (сварка в защитных газах, под флюсом, без внешней защиты при нормальном или повышенном давлении, а также в вакууме); прочие факторы (например, действие гравитации, невесомость и др.).

3.    Эксплуатационные признаки: степень механизации и автоматизации основных и вспомогательных операций.

Кроме того, все оборудование в  зависимости от назначения может  быть универсальным, специализированным и специальным. Характеристика сварочного оборудования будет полной при условии, если учитываются все перечисленные признаки.

 

2. Элементы сварочного поста

Установки для сварки и сварочные  посты в общем случае включают в свой состав следующие элементы:

а) технологическое сварочное оборудование (автоматическая головка, сварочный трактор или полуавтомат);

б) механическое сварочное оборудование (кантователь, вращатель, манипулятор, роликовый стенд, сварочный стол, портал, колонна, площадка и т.д.);

в) источник питания;

г) систему управления.

В простейшем случае при ручной дуговой сварке оборудование включает в себя только источник питания. Поэтому они является важнейшим, а иногда и единственным элементом оборудования для дуговой и электрошлаковой сварки.

 

3. Источники питания для дуговой  сварки

Источники питания классифицируются в зависимости от рода тока и принципа действия. В качестве источников переменного тока используют сварочные трансформаторы и специализированные установки на их основе; в качестве источников постоянного тока - сварочные выпрямители, преобразователи и агрегаты, а также специализированные источники на базе выпрямителей.

Трансформатор понижает переменное напряжение сети до величины необходимой для  ведения процесса сварки. Это наиболее простые и дешевые источники, широко используемые при ручной сварке покрытыми электродами и автоматической сварке под флюсом. Специализированные установки на основе трансформаторов применяют для сварки алюминиевых сплавов неплавящимся электродом в защитном газе.

Устойчивость дуги постоянного  тока более высока по сравнению с устойчивостью дуги переменного тока, что заметно влияет на качество сварки (на малых токах, электродами с фтористо-кальциевыми покрытиями, в углекислом газе, наплавка под флюсом). В этих случаях рекомендуется использовать источники постоянного тока.

Генератор преобразует механическую энергию вращения якоря в энергию  постоянного тока, используемую для  сварки.

Преобразователь является комбинацией  трехфазного асинхронного двигателя  переменного тока и сварочного генератора постоянного тока и, следовательно, преобразует энергию сетевого переменного напряжения в используемую для сварки энергию постоянного тока. Электрическая энергия сети переменного тока преобразуется в механическую энергию электродвигателя, вращает вал генератора и преобразуется в электрическую анергию, постоянного сварочного тона, Поэтому коэффициент полезного действия преобразователя невелик: из-за наличия вращающихся частей они менее надежны и удобны в эксплуатации по сравнению с выпрямителями. Однако для строительно-монтажных работ использование генераторов имеет преимущество по сравнению с другими источниками благодаря их меньшей чувствительности к колебаниям сетевого напряжения.

Агрегат состоит из двигателя внутреннего  сгорания и генератора постоянного  тока. В нем для получения сварочного тока используется энергия сжигания химического топлива. Химическая энергия сгорания топлива преобразуется в механическую» а затем в электрическую энергию. Агрегаты используют в основном для ручной сварки в монтажных и полевых условиях, где отсутствуют электрические сети.

Выпрямитель преобразует энергию  сетевого переменного напряжения в  постоянное – используемое для сварки. Наиболее совершенны сварочные выпрямители, которые имеют более высокий  коэффициент полезного действия, меньшую массу, удобны в изготовлении и эксплуатации, обладают лучшими технологическими свойствами. Их применяют для ручной, полуавтоматической и автоматической сварки, а также в качестве универсальных источников.

Большая часть источников питания  предназначена для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей средней и большой толщины. Они являются источниками общепромышленного применения. К ним относятся источники для ручной сварки покрытыми электродами, механизированной сварки в защитных газах и под флюсом.

Специализированные источники представляют собой аппараты, дополненные различными вспомогательными устройствами, расширяющими их технологические возможности. Источник постоянного для сварки неплавящимся электродом в защитном газе имеет устройства для возбуждения дуги и заварки кратера.

 

3.1 Сварочный трансформатор

В основе работы трансформатора лежит  явление электромагнитной индукции, заключающееся в том, что при  изменении магнитного потока внутри контура, охваченного проводником, в этом проводнике возникает электродвижущая сила (ЭДС), а при замыкании проводника – в нем появляется ток.