Термин «свариваемость» был определен Американским сварочным обществом как «способность металла свариваться в условиях изготовления, налагаемых на конкретную, соответствующим образом спроектированную конструкцию, и удовлетворительно работать в предполагаемой эксплуатации» .

Это означает, что если конкретный металл обладает хорошей свариваемостью, он должен легко свариваться, чтобы удовлетворительно работать в изготовленной конструкции, а также не должен требовать дорогостоящих или сложных и требовательных процедур для получения надежных соединений.

Существуют определенные сходства и различия между различными сварочными процессами в зависимости от свариваемости металлов. Свариваемость любого металла может быть изменена за счет физических, химических, термических и металлургических свойств, то есть путем использования надлежащей процедуры сварки, защитной атмосферы, флюсового материала, присадочного материала и, в некоторых случаях, надлежащей термической обработки металла до и после наплавки.

В порядке убывания хорошую свариваемость имеют следующие металлы:

а.Утюг,

г. Углеродистая сталь,

г. Стальное литье,

г. Чугун,

e. Низколегированные стали и

ф. Нержавеющие стали.

и. Идентификация сварных швов, типа соединения, расчет площади сварного шва путем анализа напряжений, подготовка чертежа с указанием всех важных характеристик.

ii. Выбор подходящего процесса сварки в зависимости от наличия оборудования, квалификации персонала, металлургических требований и требований к качеству, доступного времени и общей экономии.

iii. Методика сварки, а именно. последовательность сварки (резка, очистка пластин, подготовка кромок и т. д.), использование приспособлений и приспособлений, сборка, планирование процесса, методы испытаний и т. д.

iv. Выполнение сварочных работ с надлежащим контролем и осмотром на всех этапах.

v. Удаление шлака, правка сварных швов.

vi. Снятие стресса правильным лечением.

vii. Контроль, предпочтительно неразрушающими методами для определения размеров, металлургии, обнаружения трещин и т. Д.

viii. Усовершенствования на будущее, основанные на обратной связи от существующих систем, чтобы избежать дефектов.

а. Скорость осаждения:

Вес наплавленного металла (кг) за заданный период времени (час).

г. Эффективность наплавки (также называемая эффективностью электрода при дуговой сварке):

Отношение нанесенного веса к весу плавки.Он составляет порядка 60–75% для дуговой сварки в среде защитного металла, 85–90% для дуговой сварки порошковой проволокой, 90–95% для дуговой сварки металлическим электродом в газе, 90–100% для дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде газа и около 95% для дуговой сварки. сварка под флюсом.

г. Фактор эксплуатации:

Это отношение общего фактического времени сварки ко времени, которое оператор затрачивает на выполнение сварки. Он составляет порядка 20… 30% для дуговой сварки в защитных слоях металла и дуговой сварки вольфрамовым электродом, 50% для дуговой сварки металлическим электродом (ручной) и 100% для автоматической газовой сварки металлическим электродом и дуговой сварки под флюсом.

г. Проникновение:

Это важная характеристика сварки плавлением — отношение ширины сварного шва к его глубине. Он составляет порядка 1,25 для газовой дуговой сварки, 2,5 для дуговой сварки в защитных слоях металла, 5 для плазменно-дуговой сварки и 15 для электронно-лучевой сварки.

Сварочный процесс с большей проникающей способностью требует узкой канавки, меньшей зоны термического влияния и деформации, а также меньшего расхода присадочного металла.

эл. Скорость сварки:

Скорость, с которой электрод перемещается или происходит осаждение.

ф. Тепловая нагрузка:

Выражается как:

Оно составляет порядка 0,1–0,6 для электронно-лучевой сварки и лазерной сварки, от 0,3 до 1,5 для дуговой сварки вольфрамовым электродом в газе, от 0,5 до 3 для дуговой сварки металлическим электродом в среде защитного газа и дуговой сварки в защитных слоях, 1–10 для дуговой сварки под флюсом и 5–50 для электрошлаковой сварки.

г. Плотность мощности:

Это теплоемкость, выраженная в Вт / м ² . Проникновение сварного шва пропорционально удельной мощности.

Порядка от 5 x 10 ⁶ до 5 x 10 ⁸ Вт / м ² для дуговой сварки в защитных слоях металла и дуговой сварки в среде газа, 5 x 10 ⁶ — 5 x 10 ¹⁰ Вт / м ² для плазменно-дуговой сварки, 10 ¹⁰ до 10 ¹² Вт / м ² для процессов электронно-лучевой и лазерной сварки.

ЗТВ стали — это область, нагретая от температуры AC ₁ до температуры чуть ниже температуры плавления. Во время сварки плавлением материал, прилегающий к сварному шву, испытывает большие тепловые колебания.

Некоторые металлургические изменения в ЗТВ действительно происходят. Это могут быть основные фазовые изменения матрицы или процесс осаждения. Даже в материалах, не показывающих фазовых превращений или выделений во время сварки, могут происходить рекристаллизация и рост зерен.

ЗТВ играет важную роль в определении холодного растрескивания сварного шва, ударной вязкости, водородной хрупкости, коррозионного растрескивания под напряжением и т. Д. В суровых условиях эксплуатации. Поэтому желательно подробное изучение ЗТВ.

Ширину ЗТВ можно оценить по пиковым температурам, полученным экспериментально в дискретных точках от центральной линии сварного шва. Изменение микроструктуры в разных зонах сварки можно увидеть на макро- и микрофотографиях.

Термические циклы, связанные с дуговой сваркой и сваркой под флюсом, создают зону термического влияния (HAZ). Наблюдались некоторые случаи растрескивания при повторном нагреве в этих зонах. Таким образом, считается, что это нарушает целостность компонентов.

Однако с улучшенными основными металлами и процедурами сварки (низкое тепловложение 20 кДж / см, малый угол атаки, высокое перекрытие и использование метода отпускных валиков на сварном башмаке) можно обеспечить преобладающую мелкозернистую микроструктуру в ЗТВ стыкового шва.Эта тонкая структура при резкой закалке в термическом цикле сварного шва и отпуске после термообработки (PWHT) достигает высокого уровня ударной вязкости.

Разрабатывается модель процесса газовой дуговой сварки, которая будет связывать геометрию сварочной ванны с током, напряжением, скоростью подачи проволоки и скоростью сварки. Разрабатывается электронно-оптическая камера с улучшенным лазерным излучением для получения изображения сварочной ванны и электродной проволоки с почти полным подавлением света дуги.

Разрабатывается ультразвуковой преобразователь, который будет размещен рядом со сварочной горелкой для обеспечения прямых измерений плавления боковых стенок и проплавления сварочной ванны. Он также обнаруживает пористость, отсутствие плавления и трещины в сварных швах в режиме обхода.

Для получения наилучших результатов при проектировании сварки любого соединения следует учитывать следующие моменты.

1.Поверхности, которые должны быть соединены с помощью любого сварочного процесса, должны быть достаточно чистыми, чтобы обеспечить контакт чистых металлических поверхностей.

2. Флюсы должны использоваться при сварке всех типов металлов, кроме низкоуглеродистой стали, чтобы оксид, образующийся во время нагрева, растворялся и можно было получить надежные сварные соединения.

3. Выбор сварных соединений должен быть таким, чтобы удовлетворять требованиям конструкции, стоимости и практического применения сварки.

Конечно, лучший стык — это тот, который является наименее дорогим и удовлетворяет следующим критериям:

(а) Интенсивность нагрузки и ее характеристики i.е. создается ли нагрузка растяжением, сжатием или комбинацией того и другого, и в какой степени изгиб, усталость или ударные напряжения играют роль.

(b) Эффект коробления при охлаждении и легкость сварки — оба фактора влияют на внешний вид соединения.

(в) Стоимость подготовки стыка и фактическая стоимость сварки.

(d) Требуемое мастерство и тип навыков.

4. При условии, что физические свойства металла сварного шва равны или превосходят свойства основного металла, что обычно верно, правильно выполненные сварные швы с канавками не следует армировать сверх минимальной глубины горловины.

5. Количество сварки, указанное для сварной конструкции, должно быть минимальным, т.е. соответствовать напряжениям, допустимым в составных частях, таких как основной металл, болты и другие крепежные детали.

6. Поскольку сварка в плоском положении обычно происходит быстрее и вызывает меньшую усталость, чем сварка в других положениях, конструкция должна быть спроектирована или расположена соответствующим образом во время сварки, где это практически возможно.

7. Все сварные швы должны быть легкодоступными, чтобы облегчить изготовление, испытания и ремонт при минимальном обращении.

Для успеха сварных соединений контроль качества заслуживает большего внимания. Руководство по контролю качества, подробно описывающее каждый этап контроля качества до, во время и после изготовления продукта, должно быть подготовлено, чтобы гарантировать, что не будет сделано никаких сокращений, а для получения качественных сварных швов используется надлежащее оборудование и методы.

Инспектор по сварке должен позаботиться о следующих моментах:

и.Убедитесь, что все работы выполняются в соответствии с применимыми нормами или стандартами и что никаких отклонений не допускается.

ii. Убедитесь, что неблагородные металлы и присадочные металлы (электроды, проволока и т. Д.) Соответствуют техническим характеристикам и содержатся в надлежащем состоянии.

iii. Убедитесь, что сварочные машины и оборудование находятся в подходящем состоянии для получения приемлемых сварных швов.

iv. Убедитесь, что сварщики имеют достаточный опыт и квалификацию для выполнения работы.

v. Убедитесь, что подготовка и подгонка стыков соответствуют указанным на чертежах и находятся в пределах допусков.

vi. Осмотрите, оцените и отметьте все сварные соединения с минимальным визуальным контролем.

vii. Просмотрите и оцените разрушающие и неразрушающие испытания.

viii. Убедитесь, что сварщики используют указанные методы для заданных применений, положений или электродов.

ix. Вести необходимые записи и отчеты.

Следующие особенности нуждаются в проверке:

а.Для угловых швов:

и. Длина ножки (разница в длине ножек на равнополочных галстуках не должна превышать 3 мм).

ii. Выпуклость гребня сварного шва (обычно допускается выпуклость заподлицо до 2,5 мм).

iii. Длина сварного шва.

г. Для сварных швов с разделкой кромок:

и. Проникновение в корне для полного сплавления (в корне не должно быть видно заводской кромки или несваренной кромки).

ii. Выпуклость кромки сварного шва (обычно допускается 3 мм).Кроме того, необходимо проверить угловые швы и швы с разделкой кромок на предмет следующих сварочных дефектов.

iii. Трещины — подрез — чрезмерное разбрызгивание — пористость — под заливкой.

Дефекты сварного шва оцениваются по следующим трем определяющим факторам: тип (включения шлака, трещины и т. Д.), Размер (небольшие включения шлака размером 2 мм допускаются, но больше не принимаются) и местоположение (разрывы на углах или концах сварных швов являются серьезными. ).

Первоначально экономическое значение сварки осознавалось в основном для ремонта и утилизации всех видов изношенного и поврежденного металлического оборудования и деталей.

Экономия и улучшения, вызванные новейшими технологиями резки и сварки, сделали их выдающимся инструментом для производства, строительства и технического обслуживания.

Некоторые из его приложений перечислены ниже:

и. Замена отливки:

Разнообразные детали машин, изготовленные методом литья, в настоящее время проектируются и изготавливаются в виде сварных конструкций. Основание оборудования, рамы и кронштейны изготавливаются из стандартных стальных профилей и катаных листов и соединяются с помощью любого из сварочных процессов.

ii. Замена клепки и болтов:

Сварка с каждым днем ​​приобретает все большее значение при соединении металлов, поскольку она дает быстрые и надежные соединения, и в то же время соединяемая конструкция легче по весу.

iii. Сварка как единственное средство производства:

Сварка — единственное решение в случаях, когда оборудование должно быть изготовлено из стальных листов, толщина которых больше, чем у пластин, соединенных заклепками и конопаткой.

Практическое применение сварки в производстве, строительстве и обслуживании:

Сварка успешно применяется в авиационной промышленности при строительстве и обслуживании авиационных двигателей и принадлежностей, корпусов котлов, сосудов и резервуаров высокого давления, мостов, производства кранов, строительных конструкций, режущих инструментов и штампов, землеройного оборудования, печей и котлов. .

Прежде чем выбрать желаемый метод сварки и параметры сварки, инженер-сварщик должен проделать много трудоемкой работы.Компьютерный подбор параметров сварки обязательно поможет ему улучшить качество, подобрать оптимальные параметры, снизить затраты, повысить надежность расчета. Информацию и истории болезни можно хранить в более компактной форме, что позволяет наилучшим образом использовать прошлый опыт.

Инженер-сварщик вначале рассчитывает объем шва, который необходимо заполнить сварочным металлом, поскольку это контролирует затраты на сварку. Любую температуру предварительного нагрева, которую следует использовать для предотвращения растрескивания металла шва или ЗТВ, можно рассчитать с учетом химического состава, геометрии соединения, водородного потенциала и т. Д.известны.

При прочих равных условиях необходимость предварительного нагрева влияет на стоимость. Можно упомянуть, что программа прогнозирования предварительного нагрева, необходимого для предотвращения образования трещин, вызванных водородом, очень важна. Растрескивание, вызванное водородом, является наиболее опасным дефектом, поскольку этот дефект возникает через несколько дней после сварки и, таким образом, может не обнаруживаться вскоре после сварки.

Также возможно выполнить процедуру сварки с помощью компьютера, зная углеродный эквивалент свариваемого материала и допустимый уровень твердости в ЗТВ или металле шва.

Также важна оценка расходных материалов, необходимых для данной конфигурации соединения. Количество закупаемых расходных материалов определяется количеством наплавленного металла шва.

При расчете объема стыка требуются такие данные стыка, как толщина материала, угол скоса, корневой зазор, выступ, радиус кривизны и т. Д.

Входными данными, необходимыми для оценки расходных материалов, являются код материала, код процесса сварки, код типа соединения, толщина материала и длина соединения.Компьютер предоставляет такую ​​информацию, как размер электродов, размер присадочной проволоки, количество проходов и общее количество расходных материалов.

Программа для расчета температуры предварительного нагрева написана в интерактивном режиме, чтобы компьютер мог направлять новичка инструкциями. Входными данными для расчета температуры предварительного нагрева являются химический состав материала, водородный потенциал процесса, толщина отдельных швов и энергия дуги.

В качестве альтернативы, если предварительный нагрев может быть зафиксирован для заданной комбинированной толщины, программа может отображать пределы энергии дуги.Таким образом, различные комбинации предварительного нагрева и энергии дуги можно опробовать на компьютере, чтобы получить безопасную и экономичную процедуру сварки.

Каждый сварщик должен знать об опасностях для здоровья, таких как пожар, взрыв, поражение электрическим током, ожоги, промывка сварщика, истощение кислорода, токсичные пары / газы / частицы / пары, радиация, спотыкания и падения, и принимать соответствующие меры и меры для защиты от них. опасности.

Воздействие сварочного дыма может вызвать раздражение глаз, грудной клетки, дыхательных путей, воспаление легких. Газы и частицы в сварочном дыме могут быть токсичными или нетоксичными. В то время как частицы размером более 5 мкм фильтруются через нос и выдыхаются менее 0,1 мкм, частицы размером от 0,1 до 5 мкм остаются в легких. Максимально допустимая концентрация (ПДК) в целом составляет 6 мг / м3. Оборудование для удаления сварочного дыма помогает снизить концентрацию. Используйте паспорта безопасности материалов для определения опасных материалов, используемых при сварке. E.грамм. используйте серебряные припои без кадмия, электроды без асбеста.

Ультрафиолетовое излучение, испускаемое сваркой, реагирует с кислородом и азотом в воздухе с образованием озона и оксидов азота. Даже концентрация 0,2 мг / м ³ вредна и вызывает раздражение носа и горла и серьезные заболевания легких.

При сварке также существует опасность поражения электрическим током, даже если источник сварки работает при низком напряжении. Чтобы изоляция электрододержателя и кабеля оставалась на высоком уровне, они должны быть сухими и в хорошем состоянии.Машины должны соответствовать стандартам безопасности. Все машины с подвижной частью должны быть защищены для безопасности рабочих. Следите за тем, чтобы в зоне сварки не было оборудования, кабелей, шлангов и т. Д., Чтобы не споткнуться и не упасть.

Интенсивный свет и излучение (видимое, УФ и ИК) могут повредить сетчатку / роговицу глаза. Используйте автозатемняющую маску, сварочную шторку и звукоизоляционную шторку для обеспечения безопасности сварщиков и других людей. Все сварочные процессы требуют защитных мер. Используйте вытяжной колпак над заготовкой, чтобы не допустить попадания паров и газов на рабочих.Используйте соответствующую вентиляцию и сварочный шлем с избыточным давлением.

Техника безопасности, которую необходимо соблюдать при сварке:

и. Используйте средства индивидуальной защиты для защиты глаз, ушей, легких и всех частей тела. Никогда не используйте масло для сварочного оборудования. Никогда не сваривайте и не режьте контейнеры, содержащие горючие материалы. Никогда не сваривайте окрашенные / покрытые детали. Правильно закрепите баллон и правильно откройте клапаны.

ii. Тщательно установите рабочее давление и зажгите пламя одобренной зажигалкой.Контрольная вспышка назад и назад огни. Работайте с горячими металлами плоскогубцами / клещами. Проверьте соединения на предмет утечки газов и никогда не курите рядом с баллонами. Никогда не покидайте рабочую зону, не закрыв клапаны баллонов.

iii. Обеспечьте соответствующую вентиляцию для работы в замкнутом пространстве. Газовые баллоны / источник сварочного тока следует размещать вне замкнутого пространства в безопасном положении.

iv. При сварке в замкнутом пространстве используйте воздушный респиратор.

v. Использовать сварочные завесы и звукоизоляционные перегородки и защитные завесы.

vi. Сварочные кабины должны быть окрашены матовым покрытием, не отражающим ультрафиолетовые лучи.

vii. Удалите все легковоспламеняющиеся или горючие материалы, прежде чем зажигать дугу или зажигать пламя.

viii. Не работайте в одном положении в течение длительного времени и используйте подставку для ног при длительном стоянии.

Аспект аттестации технических требований к процедуре сварки (WPS), протокола аттестации процедуры сварки (PQR), аттестации сварщиков и аттестации сварочных материалов очень важен для обеспечения требуемого качества сварки.Здесь нельзя идти на компромисс, поскольку последствия могут быть катастрофическими.

Спецификация процедуры сварки (WPS) — это письменная процедура, подготовленная для предоставления инструкций по выполнению производственных сварных швов в соответствии с национальными нормами, и ее цель — определить, что сварная деталь, предлагаемая для строительства, способна обеспечить требуемые свойства для предполагаемого применения. Конечно, сварщик должен быть квалифицированным мастером, и при выборе нельзя идти на компромиссы. WPS включает как существенные, так и второстепенные переменные с допустимыми диапазонами.

Протокол аттестации процедуры сварки (PQR) представляет собой запись сварочных данных, используемых для сварки испытательного образца, и включает переменные, записанные во время сварки, а также результаты различных проведенных испытаний.

Квалификация сварщиков гарантирует, что квалифицированные сварщики, использующие утвержденные процедуры сварки, способны разработать минимальные требования, указанные для приемлемой сварки.

проходят испытания под полным контролем и контролем производителя.Квалификация сварщиков ограничена важными параметрами, указанными для каждого процесса сварки для каждого типа сварного шва и положения.

Аттестационные испытания предназначены для определения способности сварщиков выполнять качественные сварные швы.

Аттестация сварочных материалов, таких как сварочные электроды и присадочные материалы, проводится в соответствии с ASME-Section II-Part-C.

Источник питания постоянного напряжения — обзор

4.8 Модуляция мощности системы дуговой сварки

Из-за динамического поведения дуги ток и напряжение непрерывно изменяются во время дуговой сварки.Мощность дуги регулируется сварочным током и напряжением. Ток положительно влияет на скорость плавления расходуемого электрода, наполнителя и основных материалов [111]. Напряжение влияет на длину дуги и сварочный ток [72]. Источник питания постоянного тока обычно используется для GTAW или PAW, тогда как источник питания постоянного напряжения используется для процесса GMAW. В GTAW или PAW ток задается заранее, и любые изменения сварочного тока из-за изменения длины дуги не критичны из-за использования неплавящегося электрода и отдельно используемого присадочного материала.В GMAW предварительно устанавливаются напряжение и скорость подачи проволоки, а сварочный ток регулируется скоростью подачи проволоки [72]. Изменение скорости подачи проволоки изменяет длину дуги и напряжение дуги, которые, в свою очередь, изменяют ток дуги и скорость плавления электрода для поддержания равновесной длины дуги.

Обычная GTAW обычно выполняется с источником питания переменного тока, потому что это предотвращает перегрев электрода, удаляет оксиды во время положительной фазы и глубоко нагревает заготовку во время отрицательной фазы.Источник переменного тока также используется в процессе GTAW с гибридным лазером [86,111]. Использование источника постоянного тока в гибридном CO ₂ лазере GTAW приводит к более высокому потреблению энергии и увеличению срока службы электродов [56]. Источник питания постоянного тока с положительным электродом используется в обычном процессе GMAW, а также в гибридном лазерном процессе GMAW, который увеличивает скорость осаждения [112]. Использование импульсного режима в обоих процессах, гибридных лазерных GTAW или гибридных лазерных GMAW, снижает количество брызг и зоны термического влияния.Ширина импульса и частота импульсов являются дополнительными параметрами, которые необходимо контролировать при использовании импульсного тока [70]. Ширина импульса определяет длительность импульса (пиковый ток), а также влияет на размер металлической капли и ширину дугового конуса [113]. Частота импульсов регулирует общий подвод тепла к зоне сварного шва [34]. Импульсная дуговая сварка в сочетании с импульсным лазером также может использоваться для гибридной лазерной дуговой сварки [51].

Режим переноса металла является важным фактором, на который влияют мощность дуги, вылет электрода и диаметр электрода, расстояние от лазера до дуги, а также состав защитного газа и давление газа [39,106].При дуговой сварке наблюдаются три различных режима переноса металла: перенос / распыление, гравитационный / глобулярный перенос и перенос при коротком замыкании [12]. Величины и направления электромагнитной силы и силы сопротивления плазмы, действующей на каплю, влияют на поведение капель [114,115]. Температурное поле, структура потока жидкости и геометрия сварочной ванны сильно зависят от процесса столкновения капель из-за передачи массы, энергии и количества движения в сварочную ванну [116].Перенос распылением более предпочтителен при гибридной лазерной дуговой сварке, чтобы обеспечить глубокое проплавление из-за высокого тепловложения на единицу длины при поддержании высокой скорости сварки [98]. Более низкая турбулентность сварочной ванны наблюдается при использовании переноса металла в режиме распыления из-за выброса мелких капель присадки в сварочную ванну [117]. Использование импульсного тока улучшает передачу режима распыления металла, поскольку использование пикового тока при небольшой длительности импульса и частоте импульсов влияет на образование металлических капель и часто отрывает их, что снижает вероятность образования более крупных капель, что является характерной особенностью гравитационного переноса [ 70].Режим глобулярного переноса металла наблюдается для небольшого расстояния между лазером и электродом, в то время как режим распыления достигается при увеличении расстояния разделения [118].

Отношение мощности лазера к мощности дуги также является важным фактором для гибридной лазерной дуговой сварки, который влияет на геометрию сварного шва, металлургические свойства сварного шва, остаточные напряжения и характер деформации [9,59,83]. Это уравновешивает влияние лазерного луча и дуги на общую сварочную ванну. Более высокий коэффициент энергии обеспечивает узкий и глубокий сварной шов и увеличивает скорость сварки [83].Размер сварного шва увеличивается с увеличением мощности дуги до достижения устойчивого состояния. Однако очень высокая мощность дуги приводит к уменьшению глубины проплавления из-за изменения перехода режима металла от распыления к глобулярному переносу.

[PDF] вариации дуги — Скачать бесплатно PDF

Скачать дугу вариаций …

Для преобразования переменного тока. подача в постоянный ток питание при постоянном токе сварка желательна.

2.

Для снижения высокого напряжения питания до более безопасного и подходящего для сварочных целей

Рис. 1.30 3. Обеспечение высокого тока, необходимого для дуговой сварки, без получения соответствующего высокого тока из питающей сети. 4. Обеспечение подходящего соотношения напряжения и тока, необходимого для дуговой сварки, при минимальных затратах.

Есть два основных типа аппаратов для дуговой сварки: (a) d.c. сварочные аппараты (i)

мотор-генератор

(ii)

переменного тока трансформаторы с выпрямителями

(б)

перем. сварочные аппараты

V-I Характеристики аппаратов для дуговой сварки постоянным током Установлено, что во время сварки большие колебания тока и напряжения дуги являются результатом механизма переноса металла и других факторов. Сварочный аппарат должен компенсировать такие изменения напряжения дуги, чтобы поддерживать равномерный столб дуги. В современных моделях d.c. сварочные аппараты, которые помогают контролировать эти колебания тока:

1.

падающее напряжение дуги (DAV).

2.

постоянное напряжение дуги (CAV).

3.

нарастающее напряжение дуги (RAV).

Рис. 1.31

Машины с характеристиками DAV имеют высокое напряжение холостого хода, которое падает до минимума при возникновении столба дуги. Значение тока быстро возрастает, как показано на рис. 1.31 (a). Этот тип характеристик предпочтителен для ручной дуговой сварки защитным металлическим электродом.Характеристика CAV, показанная на рис. 1.31 (b), подходит для полуавтоматических или автоматических сварочных процессов, поскольку напряжение остается постоянным независимо от величины потребляемого тока. Благодаря своей характеристике нарастания напряжения, RAV имеет преимущество перед CAV, потому что он поддерживает постоянный дуговой зазор, даже если короткое замыкание происходит из-за переноса металла дугой. Более того, он хорошо адаптирован к полностью автоматическому процессу. Сварочные аппараты постоянного тока могут управляться простым реостатом в цепи возбудителя или комбинацией регулятора возбудителя и ряда отводов возбуждения.Некоторые устройства для дуговой сварки оснащены устройствами дистанционного управления током, позволяющими оператору изменять требуемое напряжение тока, не покидая машины.

Сварочные аппараты постоянного тока с мотор-генераторной установкой Такая сварочная установка представляет собой автономную мотор-генераторную установку с одним приводом, состоящую из обмотки постоянного тока с обратной последовательностью. генератор с приводом от постоянного тока. или переменного тока мотор (обычно 3-х фазный). Последовательная обмотка создает магнитное поле, противоположное полю шунтирующей обмотки. В разомкнутой цепи действует только шунтирующее поле, обеспечивающее максимальное напряжение для зажигания дуги.После возникновения дуги через последовательную обмотку протекает ток, который создает поток, противодействующий потоку, создаваемому шунтирующей обмоткой. Из-за уменьшения чистого потока уменьшается напряжение генератора (ст. 1.33). С помощью шунтирующего регулятора значения напряжения и тока генератора можно отрегулировать до желаемого уровня. Дело в том, что

устроен так, что, несмотря на изменения напряжения дуги из-за изменений длины дуги, ток остается практически постоянным. На рис. 1.32 показана схема d.c. сварочный аппарат мотор-генераторного типа. Преимущества. Такой постоянный ток. Сварщик имеет следующие преимущества: 1. Он допускает переносную работу. 2. Может использоваться как с прямой, так и с обратной полярностью. 3. Его можно использовать практически для всех черных и цветных металлов. 4. Он может использовать большое количество стержневых электродов. 5. Может использоваться для всех положений сварки.

Рис 1.32

Недостатки 1. Имеет высокую начальную стоимость. 2. Стоимость его обслуживания выше. 3. Машина довольно шумная в эксплуатации.4. Он страдает от дугового разряда.

Сварочные аппараты переменного тока. Как показано на рис. 1.34, он состоит из понижающего трансформатора со вторичной обмоткой с ответвлениями и регулируемым реактором, последовательно соединенным с ним для получения падающих ВАХ. Вторичная обмотка отводится для получения различных значений напряжения / тока.

Преимущества. Это переменный ток. Сварочный аппарат, который может работать как от однофазного, так и от трехфазного источника питания, имеет следующие преимущества: (i) Низкие начальные затраты (ii) Низкие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (iii) Низкий износ (iv) Отсутствие перегорания дуги Недостатки.(i) его полярность не может быть изменена (ii) он не подходит для сварки чугуна и цветных металлов. Рабочий цикл сварщика Рабочий цикл сварочного аппарата основан на рабочем периоде в 10 минут. Например, если сварочный аппарат работает в течение 2 минут в течение 10 минут, то его рабочий цикл в процентах составляет (2/10) × 100 = 20 процентов. И наоборот, 10-процентный рабочий цикл будет означать, что сварочный аппарат будет работать в течение 10 процентов от 10 минут, то есть только в течение одной минуты за период в 10 минут.

Рис. 1.34

Обычно значения максимальной силы тока и напряжения указываются вместе с рабочим циклом. Желательно придерживаться этих значений. Предположим, сварочный аппарат имеет максимальную силу тока 300 А и напряжение 50 В при рабочем цикле 60 процентов. Если этот аппарат будет эксплуатироваться с более высокими настройками и в течение периодов более 6 минут, его внутренняя изоляция ухудшится и вызовет его преждевременный выход из строя.

Импульсная и переменная сварка на аппаратах дуговой сварки от ELMA-Tech

Как и аппараты точечной сварки дуговые системы ELMA-Tech также выигрывают от качества управления процессом сварки Виртуальная машина (VM):

• Характеристика источника тока (источник тока или напряжения) может быть произвольно выбрана в зависимости от состояния процесса и изменена с частотой 20 кГц.Это стало возможным благодаря усовершенствованной конструкции источника питания, который не имеет обычных резисторов, а только имитирует их в соответствии с формой характеристик тока и напряжения.
• В то время как обычные источники питания обычно имеют фиксированные значения внутреннего электрического сопротивления и индуктивности, источник питания ELMA-Tech может принимать любые желаемые значения. Таким образом, процесс может выполняться оптимально в любое время, тогда как при традиционной технологии существует только одна реальная оптимальная рабочая точка.
• VM пересчитывает состояние процесса сварки каждые 50 мкс на основе доступных параметров процесса и устанавливает характеристики источника тока на оптимальные параметры для этого состояния процесса. Скорость управления чрезвычайно высока — 20 кГц. Таким образом, можно целенаправленно управлять даже быстро протекающими процессами (плазменная сварка, TIG, MIG-MAG, сварка под флюсом). Отдельные определенные состояния процесса хранятся в форме баз данных, а значения, которые должны быть установлены для текущего источника, линейно интерполируются.
• Из-за отсутствия внутреннего электрического сопротивления КПД составляет 95%, в то время как обычные источники питания значительно ниже. Это также означает значительно более низкое энергопотребление.

Наименьшее тепловложение при дуговой сварке алюминия

В исследовании, проведенном Технологическим университетом Хемница в 2015 году, различные конкурирующие процессы сравнивались с импульсной сваркой на переменном токе ELMA-Tech. Здесь импульсная сварка переменным током ELMA-Tech оказалась процессом с наименьшим энергозатратом в легких материалах.

(На диаграмме слева показан процесс ELMA-Tech MIG-AC. Резюме: Технологический университет Хемница, факультет машиностроения, Институт станков и производственных процессов, кафедра формовки и соединения: «Сравнение стандарта MSG с Импульсная сварка на переменном токе легких материалов », Автор: Дипломированный инженер Стефан Брумм, 19.06.2015.)

В результате научного исследования получены следующие результаты:

• «Импульсная сварка на переменном токе обеспечивает стабильный процесс сварки с небольшим количеством брызг при соединении алюминия.«
• «Тепловложение при сварке импульсным переменным током ниже, чем при сварке CMT.
• «Поэтому подходит для сварки тонких алюминиевых листов (<1 мм)»

Импульсная сварка постоянным током с виртуальной машиной

Безусловно, выдающееся качество сварки также является отличительной чертой систем импульсного тока (DC) ELMA-Tech, которые обеспечивают максимальное перекрытие зазора с минимально возможным потреблением энергии, меньшей глубиной проплавления и более высокой скоростью наплавки.

Для получения дополнительной информации посетите наш центральный веб-сайт www.elmatech-gmbh.de. Импульсная сварка на переменном токе выполняется, например, сварочным аппаратом на переменном токе MIDI MIG 300/800.

Назад

Характеристики V-I для дуговой сварки на постоянном токе, электротехника, использование энергии, конспекты лекций, pdf

V-I Характеристики аппаратов для дуговой сварки на постоянном токе

Установлено, что в процессе сварки большие колебания тока и напряжения дуги являются результатом механизма переноса металла и других факторов.Сварочный аппарат должен компенсировать такие изменения напряжения дуги, чтобы поддерживать равномерный столб дуги. В современных устройствах постоянного тока используются три основных характеристики напряжения / тока. сварочные аппараты, которые помогают контролировать эти колебания тока:

1. падающее напряжение дуги (DAV).

2. постоянное напряжение дуги (CAV).

3. нарастающее напряжение дуги (RAV).

Рис: 1

Машины с характеристиками DAV имеют высокое напряжение холостого хода, которое падает до минимума при зажигании столба дуги.Значение тока быстро растет, как показано на рис. 1 (а). Этот тип характеристик предпочтителен для ручной дуговой сварки защитным металлическим электродом.

Характеристика CAV, показанная на рис. 1 (b), подходит для полуавтоматических или автоматических сварочных процессов, поскольку напряжение остается постоянным независимо от величины потребляемого тока.

Благодаря своей характеристике нарастания напряжения, RAV имеет преимущество перед CAV, потому что он поддерживает постоянный дуговой зазор, даже если короткое замыкание происходит из-за переноса металла дугой.Более того, он хорошо адаптирован к полностью автоматическому процессу.

Сварочные аппараты постоянного тока могут управляться простым реостатом в цепи возбудителя или комбинацией регулятора возбудителя и ряда отводов возбуждения. Некоторые аппараты для дуговой сварки оснащены блоками тока с дистанционным управлением, которые позволяют оператору изменять требуемое напряжение в силе тока, не покидая машины.

Методы подводной сварки

В 1946 году Ван дер Виллинген в Нидерландах разработал специальный водостойкий электрод, который произвел прорыв в технологии подводной сварки.

Подводная сварка — это особый метод подводной электродуговой сварки. Сварочный стержень имеет 2 слоя материала покрытия, внутренний слой выполняет ту же функцию, что и стандартный сварочный стержень, внешний слой является водонепроницаемым. Высокопрочные водонепроницаемые, водостойкие, водонепроницаемые электроды для стержней (не открываемые в воде) обеспечивают устойчивость дуги в пузырьках воздуха, непрерывно формируясь и восстанавливаясь за счет импульсной воды. Периферия отделяется и испаряется под действием дугового разряда, плавления основного материала и образования сварного шва.

Принцип подводной сварки

Метод подводной сварки основан на способности огня стабилизировать дугу в воздушном пузыре при экстремальном охлаждении окружающей воды, возникающая дуга аналогична образованию дуги, создавая дугу под водой. Тепло дуги создается между сварочным стержнем и расплавленным материалом основного материала. Сердечник сердечника плавится, металлические частицы, содержащиеся в покрытии и часть основного материала, составляют сварочную ванну и замораживают сварной шов.Все операции, вызывающие дугу, замену сварочного стержня, сварочные стержни, выполняет сварщик.

Характеристики подводной сварки

Подводная сварка — поздний метод, но он широко применяется и активно развивается.

Подводная сварка может выполняться аналогично наземной сварке, за исключением следующего:

— Охлаждает движение воды по сварным швам металла и окружающим панелям.

— Более высокое давление из-за входящего потока, при котором происходит сварка.

— Область газа вокруг дуги.

— Пузырьки газа, образующиеся вокруг дуги из-за горения электрических и электролитических потоков воды. По мере того как пузыри продолжают появляться, пузыри время от времени поднимаются вверх по воде, поэтому условия вокруг дуги нестабильны. Кроме того, быстрее движется воздух, а значит и давление вокруг него.Газовая дуга увеличивается с увеличением солености и температуры морской воды, но уменьшается с глубиной.

— Для сварки легированной стали может стать хрупким, хрупким в зоне термического влияния из-за воздействия охлаждающей воды на сварку металла.

Преимущества подводной дуговой сварки:

— Может работать в водной среде.

— Способность быть гибкой под водой, очень гибкая.

— Можно сваривать в различных положениях и позах.

— Область влияния этого метода невелика.

Недостатки подводной дуговой сварки

— Сложная подготовка перед сваркой.

— Подводные сварочные работы трудны и трудны.

— Качество сварного шва в основном зависит от уровня квалификации сварщиков.

— Оборудование для сварочных работ очень дорогое и дорогое.

— Для окружающей среды, особенно воды.

Трудно заметить при сварке.

Область применения подводной сварки

Этот метод применяется для сварки всех подводных конструкций: корпусов, буровых установок, трубопроводов …

Основным сектором подводной сварки является морская разведка нефти, ремонт и ремонтные работы на борту. Многие из них представляют собой трубопроводные сооружения, платформы, плавучие сооружения.А поэты-поэты часто подвергаются давлению операционной среды.

Классифицировать

— Мокрая сварка — Сварка выполняется под водой, в непосредственном контакте с влажной средой.

— Сухая или гипербарическая сварка — Рядом с зоной сварки создается сухая камера, и сварщик выполняет работу, оставаясь внутри камеры.

1. Мокрая сварка

Мокрая сварка — это единственный метод сварки под водой, работающий непосредственно во влажной среде.Используется специальный электрод, а сварка выполняется вручную. Повышенная свобода движений способствует наиболее экономичному и экономичному методу сварки. Электроснабжение сварщиков и водолазов осуществляется через кабели и трубки.

При мокрой сварке используется MMA (ручная дуговая сварка металлом):

— Питание постоянного тока DC

— Поляризация: поляризованная.

При использовании поляризованного постоянного тока происходит электролиз, вызывающий быстрое восстановление металлических компонентов в емкости с электролитом.Для постоянного тока мокрая сварка не используется для расчета электробезопасности и сложности поддержания подводной дуги.

постоянного тока рассчитаны на ток от 300 до 400 А. Двигатели генераторов чаще всего используются в сварочных аппаратах для подводной сварки во влажной среде. Рама сварочного аппарата должна быть заземлена вместе с судном. Сварные швы должны включать положительный преобразователь, обычно переключатель, который регулируется на поверхности и контролируется сварщиками.Выключатели в полных электрических цепях способны выдерживать разрушение сварочных токов и используются из соображений безопасности. Сварочный источник подключается к электродам во время сварки.

Используется постоянный ток отрицательной полярности. В частности, сварочные электроды изолированы от проникновения воды при использовании. Сварочные электроды, используемые под водой, имеют торсионную резьбу и зажимы. Он соответствует размеру 2 электродов.

Электроды используются в соответствии с классификацией E6013 AWS (Американского сварочного общества) и водонепроницаемы.Все соединения необходимо тщательно изолировать, чтобы вода не попала на металлическую часть. Если изоляция протекает, морская вода будет контактировать с металлическим проводом, и часть тока вытечет наружу, и ток дуги будет недоступен. Кроме того, медные кабели будут повреждены в месте утечки.

Характеристики мокрой сварки

Преимущества мокрой сварки:

Мокрая сварка методом MMA в течение многих лет широко применяется при ремонте.

Преимущества мокрой сварки:

— Гибкость и низкая стоимость мокрой сварки делают этот метод более выгодным.

— Высокая скорость сварки.

— Дешевле, чем сухая пайка.

Сварка может получить доступ к внешним конструкциям, которые нельзя использовать другими способами.

— Не требует звуконепроницаемых стен, не требует много времени на подготовку.

Недостатки мокрой сварки

— Сварка металла гаснет окружающей водой. Сварные сварочные стержни для подводной сварки быстро охлаждаются из-за условий морской воды, что снижает предел прочности сварных швов, увеличивает пористость и твердость.

— Водородное охрупчивание является хрупким из-за водорода — в зоне сварки присутствует большое количество газообразного водорода из-за отделения водяного пара в области дуги.h3 раскалывается в зонах термического влияния (HAZ) и металлических сварных швах, вызывая хрупкость, растрескивание и мелкие трещины. Могут развиться трещины, что приведет к разрушению материала.

— Другой недостаток — ограниченная видимость. Сварщики практически не видят сварочную ванну из-за реакции, образующей облака.

— Качество сварного шва зависит от уровня квалификации сварщиков.

— Сварщики постоянно находятся под давлением своего окружения.

— Подготовительные и сервисные помещения сложны.

Сухая сварка (сварка под высоким давлением)

Сухая сварка осуществляется камерой уплотнения вокруг сварной конструкции. Эти камеры заполнены текущим давлением газа. Окружающая среда в трубопроводе герметична и заполнена смесью гелия и кислорода, где сварка происходит при давлениях, превышающих давление окружающей среды.Этот метод позволяет производить высококачественные паяные соединения с помощью рентгеновских лучей и соблюдать нормативные требования. Дуговая сварка неплавящимся электродом — это метод, используемый для этого процесса. Площадь поверхности пола, подверженная воздействию водной среды. Таким образом, сварка выполняется в сухом, но близком к гидростатическому давлению водной среде.

Характеристики сухого припоя

Преимущества сухой пайки

— сварочная безопасность.Потому что он проводится в камере, без контакта с океанскими течениями и морскими организмами. Имеет собственную систему экологического контроля.

— Хорошее качество сварки. Потому что уплотнение не гаснет водной средой.

— Мониторинг поверхности, подготовка стыков, стыков труб, неразрушающий контроль, контроль головы, прямой мониторинг.

— Неразрушающий контроль (NDT) — Условия неразрушающего контроля — сухая среда.

Недостатки сухой пайки

— Требуется большое количество сложного оборудования.

— Затраты на сварку в высоких условиях и увеличиваются с увеличением глубины.

— Сварщик также находится под давлением окружающей среды.

— Качество сварного шва зависит от уровня квалификации сварщиков.

Риск сварки

— Опасность для сварщиков, водолазов — поражение электрическим током.

Меры предосторожности включают: сварочное оборудование должно быть изолировано, токи питания немедленно замкнуты, дуга погашена и напряжение холостого хода ручного дублера MMA (SMA).

— Водород и кислород образуются дугой при мокрой сварке.