Термин «свариваемость» был определен Американским обществом сварщиков как «способность металла быть свариваемым в условиях изготовления, приложенных к конкретной, соответствующим образом спроектированной конструкции, и удовлетворительно работать в предполагаемых условиях эксплуатации» .

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

Существуют определенные сходства и различия между различными процессами сварки в зависимости от свариваемости металлов. Свариваемость любого металла может быть изменена физическими, химическими, термическими и металлургическими свойствами, т. Е. Использованием надлежащей технологии сварки, защитной атмосферы, флюса, присадочного материала и, в некоторых случаях, соответствующей термической обработкой металла до и после наплавки.

Следующие металлы имеют хорошую свариваемость в порядке убывания:

а. Железо,

б. Углеродистая сталь,

в. Литая сталь,

д. Чугун,

эл. Низколегированные стали и

ф. Нержавеющие стали.

я. Идентификация сварных швов, тип соединения, расчет площади сварного шва по анализу напряжений, подготовка чертежа с указанием всех важных особенностей.

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

III. Процедура сварки, т.е. последовательность сварки (резка, очистка пластин, подготовка кромок и т. д.), использование шаблонов и приспособлений, монтажная сборка, планирование процесса, методы испытаний и т. д.

ив. Выполнение сварочных работ с надлежащим контролем и контролем на всех этапах.

v. Удаление шлака, зачистка сварных швов.

VI. Снятие стресса правильным лечением.

VII. Контроль, предпочтительно неразрушающими методами на размерный, металлургический, дефектоскопию и др.

VIII. Улучшения на будущее, основанные на отзывах существующих систем, чтобы избежать дефектов.

а. Скорость осаждения:

Масса отложенного металла (кг) за определенный период времени (час).

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

Это отношение веса осаждения к весу плавления. Она составляет порядка 60—75 % при дуговой сварке в защитных газах, 85—90 % для дуговой сварки порошковой проволокой, 90—95 % для дуговой сварки металлическим электродом в среде защитного газа, 90—100 % для дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа и около 95 % для дуговой сварки под флюсом.

г. Коэффициент эксплуатации:

Это отношение общего фактического времени сварки ко времени, которое оператор тратит на выполнение сварки. Для дуговой сварки металлическим электродом в защитных газах и сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа она составляет порядка 20—30 %, для дуговой сварки в среде защитного газа (ручной) — 50 %, для автоматической дуговой сварки металлическим электродом и сварки под флюсом — 100 %.

д. Проникновение:

Это важная характеристика сварки плавлением, представляющая собой отношение ширины сварного шва к его глубине. Он составляет порядка 1,25 для дуговой сварки в среде защитного газа, 2,5 для дуговой сварки в защитных газах, 5 для плазменной 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 движется электрод или происходит осаждение.

ф. Потребление тепла:

Выражается как: 

Он составляет порядка 0,1—0,6 для электронно-лучевой сварки и лазерной сварки, 0,3—1,5 для дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа, 0,5—3 для дуговой сварки в среде защитного газа и электродуговой сварки в защитных газах, 1—10 для дуговой сварки под флюсом и 5—50 для электрошлаковой сварки.

г. Удельная мощность:

Тепловая интенсивность, выраженная в Вт/м ² . Проплавление сварного шва пропорционально плотности мощности.

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

ЗТВ стали представляет собой область, нагретую от температуры AC ₁ до температуры чуть ниже температуры плавления. При сварке плавлением материал вблизи сварного шва испытывает большие термические колебания.

Некоторые металлургические изменения в ЗТВ имеют место. Это могут быть основные фазовые изменения матрицы или процесс осаждения. Даже в материалах, не демонстрирующих фазового перехода или осаждения во время сварки, может происходить рекристаллизация и рост зерен.

ЗТВ играет важную роль в определении холодного растрескивания сварного шва, ударной вязкости, водородного охрупчивания, коррозионного растрескивания под напряжением и т. д. в суровых условиях эксплуатации. Поэтому желательно детальное изучение ЗТВ.

Ширину ЗТВ можно оценить по пиковым температурам, полученным экспериментально в дискретных точках от осевой линии сварного шва. Изменение микроструктуры в разных зонах сварки можно проследить по фото-макро- и микрофотографиям.

Термические циклы, связанные с дуговой сваркой и сваркой под флюсом, создают зону термического влияния (ЗТВ). Наблюдались отдельные случаи растрескивания при повторном нагреве в этих зонах. Таким образом, считается, что они наносят ущерб целостности компонента.

Однако при улучшении основных металлов и методов сварки (низкое тепловложение 20 кДж/см, малый угол атаки, большое перекрытие и использование технологии отпускных валиков на сварной башмаке) можно обеспечить преобладающую мелкозернистую микроструктуру в стыковом шве ЗТВ. Эта тонкая структура под жесткой закалкой термического цикла сварки и отпуском послесварочной термообработки (PWHT) достигает высокого уровня ударной вязкости.

Разрабатывается модель процесса дуговой сварки металлическим газом, которая будет связывать геометрию сварочной ванны с током, напряжением, скоростью подачи проволоки и скоростью сварки. Разрабатывается электронно-оптическая камера с лазерным усилением, обеспечивающая изображение 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 проникновения в сварочную ванну. Он также будет обнаруживать пористость, несплавление и трещины в сварных швах по принципу «проход за проходом».

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

1. Поверхности, которые должны быть соединены с помощью любого процесса сварки, должны быть достаточно чистыми, чтобы можно было соприкасаться с чистыми металлическими поверхностями.

2. Флюсы следует применять при сварке всех видов металлов, кроме низкоуглеродистой стали, чтобы образовавшийся при нагреве оксид растворялся и можно было получить прочные сварные соединения.

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

Конечно, лучший сустав тот, который наименее дорог и удовлетворяет следующим требованиям:

(а) Интенсивность нагружения и его характеристики, т.е. создается ли нагрузка растяжением, сжатием или их комбинацией, и в какой степени играют роль изгибающие, усталостные или ударные напряжения.

(b) Эффект коробления при охлаждении и простота сварки, оба из которых влияют на внешний вид соединения.

(c) 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 разделкой кромок не должны быть усилены за пределы минимальной глубины горловины.

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

6. Поскольку сварка в горизонтальном положении, как правило, выполняется быстрее и вызывает меньшую усталость, чем сварка в других положениях, во время сварки конструкция должна быть сконструирована или расположена соответствующим образом, если это практически возможно.

7. Все сварные швы должны быть легко доступны для облегчения изготовления, испытаний и ремонта с минимальным вмешательством.

Для успешной сварки соединений большего внимания заслуживает контроль качества. Руководство по контролю качества, подробно описывающее каждый этап контроля качества до, во время и после изготовления изделия, должно быть подготовлено для обеспечения того, чтобы не было сокращений, а для получения качественных сварных швов использовались надлежащее оборудование и методы.

Инспектор по сварке должен обратить внимание на следующие моменты:

я. Убедитесь, что вся работа выполняется в соответствии с применимыми нормами или стандартами и что не допускаются никакие отклонения.

ii. Убедитесь, что основные металлы и присадочные металлы (электроды, проволока и т. д.) соответствуют техническим условиям и находятся в надлежащем состоянии.

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

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

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

VI. Осмотрите, оцените и отметьте все сварные соединения с минимальным визуальным осмотром.

VII. Обзор и оценка разрушающих и неразрушающих испытаний.

VIII. Убедитесь, что сварщики используют указанные методы для определенных приложений, позиций или электродов.

икс. Ведение необходимых записей и отчетов.

Необходимо проверить следующие элементы:

а. Для угловых швов:

я. Длина голени (разница длины голени на равнобедренных галтелях не должна превышать 3 мм).

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

III. Длина шва.

б. Для разделочных швов:

я. Провар в корне для полного сплавления (у корня не должно быть видно ни заводской, ни несплавленной кромки).

ii. Выпуклость вершины шва (обычно допускается 3 мм). Кроме того, как угловые швы, так и швы разделки должны быть проверены на наличие следующих дефектов сварки.

III. Трещины — подрез — чрезмерное разбрызгивание — пористость — недолив.

Дефекты сварных швов оцениваются по следующим трем определяющим факторам: тип (шлаковые включения, трещины и т. д.), размер (небольшие шлаковые включения до 2 мм допускаются, но исключаются сверх этого) и расположение (несплошности 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: 

я. Замена литья:

Большое разнообразие деталей машин, которые изготавливались методом литья, в настоящее время проектируются и изготавливаются сварными. Основание, рамы и кронштейны машин изготовлены из стандартных стальных профилей и листов проката и соединены одним из способов сварки.

ii. Замена заклепок и болтов:

Сварка с каждым днем ​​приобретает все большее значение в соединении металлов, так как она обеспечивает быстрое и надежное соединение, и в то же время соединяемая конструкция имеет меньший вес.

iii. Сварка как единственный способ изготовления:

Сварка является единственным решением в тех случаях, когда оборудование должно быть изготовлено из стальных листов, толщина которых больше, чем у тех, которые соединяются с помощью заклепок и чеканки.

Практическое применение сварки в производстве, строительстве и техническом обслуживании:

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

Прежде чем выбрать желаемый метод сварки и параметры сварки, инженер-сварщик должен выполнить много трудоемкой работы. Компьютерный подбор параметров сварки, несомненно, поможет ему улучшить качество, подобрать оптимальные параметры, снизить себестоимость, повысить достоверность расчета. Информация и истории болезни могут быть сохранены в более компактной форме и, таким образом, можно наилучшим образом использовать прошлый опыт.

Инженер-сварщик вначале рассчитывает объем шва, который необходимо заполнить наплавленным металлом, так как это регулирует затраты на сварку. Любая температура предварительного нагрева, которую следует использовать для предотвращения растрескивания металла сварного шва или ЗТВ, может быть рассчитана, если известны химический состав, геометрия соединения, водородный потенциал и т. д.

При прочих равных условиях необходимость или отсутствие предварительного нагрева влияет на стоимость. Можно упомянуть, что программа для прогнозирования предварительного нагрева, необходимого для предотвращения растрескивания, вызванного водородом, очень важна. Водородное растрескивание является наиболее опасным дефектом, так как этот дефект возникает через несколько дней после сварки и поэтому может остаться незамеченным вскоре после сварки.

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

Оценка расходных материалов, необходимых для данной конфигурации соединения, также важна. Количество закупаемых расходных материалов зависит от количества наплавляемого металла.

При расчете объема шва требуются данные о шве, такие как толщина материала, угол скоса, корневой зазор, вершина, 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 освежителя с помощью инструкций. Исходными данными для расчета температуры предварительного подогрева 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, на компьютере можно опробовать различные комбинации предварительного нагрева и энергии дуги, чтобы получить безопасную и экономичную процедуру сварки.

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

Воздействие сварочного дыма может вызвать раздражение глаз, грудной клетки, дыхательных путей, воспаление легких. Газы и частицы сварочного дыма могут быть токсичными или нетоксичными. В то время как частицы размером более 5 мкм фильтруются носом, а частицы размером менее 0,1 мкм выдыхаются, частицы размером от 0,1 до 5 мкм остаются в легких. Максимально допустимая концентрация (ПДК) в целом составляет 6 мг/м. Оборудование для удаления сварочного дыма помогает снизить концентрацию. Используйте паспорта безопасности материалов, чтобы определить опасные материалы, используемые при сварке, т.е. используйте серебряные припои, не содержащие кадмия, электроды, не содержащие асбеста.

Ультрафиолетовое излучение, испускаемое сваркой, вступает в реакцию 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 легочные заболевания.

Опасность поражения электрическим током также существует при сварке, даже если источник сварки работает при низком напряжении. Чтобы изоляция электрододержателя и кабеля оставалась высокой, они должны быть сухими и в хорошем состоянии. Машины должны соответствовать стандартам безопасности. Все машины с движущимися частями должны быть ограждены для безопасности рабочих. Содержите зону сварки в чистоте от оборудования, кабелей, шлангов и т. д., чтобы предотвратить спотыкание и падение.

Интенсивный свет и излучение (видимое, УФ и ИК) могут повредить сетчатку/роговицу глаза. Используйте автозатемняющую каску, сварочную завесу и звукозащитную завесу для безопасности сварщиков и других лиц. Все сварочные процессы требуют защитных мер. Используйте вытяжной колпак над заготовкой, чтобы избежать воздействия паров и газов на рабочих. Используйте надлежащую вентиляцию и сварочную маску с избыточным давлением.

Правила техники безопасности, которые необходимо соблюдать при сварке:

я. Используйте средства индивидуальной защиты для безопасности глаз, ушей, легких и всех частей тела. Никогда не используйте масло на сварочном оборудовании. Никогда не сваривайте и не разрезайте контейнеры с легковоспламеняющимися материалами. Никогда не сваривайте на окрашенных/покрытых деталях. Правильно закрепите цилиндр и правильно откройте клапаны.

ii. Тщательно установите рабочее давление и зажгите пламя одобренной зажигалкой. Управляйте обратным вспышкой и обратным огнём. Обращайтесь с горячими металлами плоскогубцами/щипцами. Проверяйте соединения на наличие утечек газов и никогда не курите вблизи баллонов. Никогда не покидайте рабочую зону, не закрыв вентили баллона.

III. Обеспечьте достаточную вентиляцию для работы в закрытых помещениях. Газовые баллоны/источник сварочного тока должны находиться вне замкнутого пространства в безопасном месте.

ив. Используйте респиратор при сварке в замкнутом пространстве.

v. Используйте сварочные шторы и звукоизолирующие перегородки и защитные шторки.

VI. Сварочные кабины должны быть окрашены матовой краской, не отражающей УФ-свет.

VII. Удалите все легковоспламеняющиеся или горючие материалы перед тем, как зажечь дугу или зажечь пламя.

VIII. Не работайте в одном положении в течение длительного времени и используйте подставку для ног, когда стоите в течение длительного времени.

Аспект квалификации спецификации процедуры сварки (WPS), протокола аттестации процедуры сварки (PQR), квалификации работы сварщиков и аттестации расходных материалов для сварки очень важен для обеспечения требуемого качества сварки. Здесь нельзя идти на компромисс, поскольку последствия могут быть катастрофическими.

Спецификация процедуры сварки (WPS) представляет собой письменную процедуру, подготовленную для предоставления указаний по выполнению производственных сварных швов в соответствии с национальными нормами, и ее цель состоит в том, чтобы определить, что сварное соединение, предлагаемое для строительства, способно обеспечить требуемые свойства для его предполагаемого применения. Конечно, сварщик должен быть квалифицированным рабочим, и при выборе не может быть никаких компромиссов. WPS включает как существенные, так и несущественные переменные с допустимыми диапазонами.

Квалификационная запись процедуры сварки (PQR) представляет собой запись данных о сварке, используемых для сварки контрольного образца, и включает в себя переменные, записанные во время сварки, а также результаты различных проведенных испытаний.

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

Сварочные аппараты тестируются под полным наблюдением и контролем производителя. Квалификация сварщиков ограничена существенными переменными, данными для каждого процесса сварки, для каждого типа сварного шва и положения.

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

Квалификация расходных материалов для сварки, таких как сварочные электроды и присадочные материалы, проводится в соответствии с ASME, раздел II, часть C.

Главная ›› Металлургия ›› Промышленность ›› Металлы ›› Сварка металлов

Глава 18: Блоки питания и электробезопасность

Меню главы

• Предисловие
• Благодарности
• Глава 1: Обзор сварки
• Глава 2: Безопасность
• Глава 3: Кромки, соединения и подготовка кромок
• Глава 4: Инструменты и сварочные столы
• Глава 5: Дуговая сварка защитным металлом
• Глава 6: Сварка с подачей проволоки
• Глава 7: Газовая вольфрамовая дуговая сварка
• Глава 8: Оксиацетилен
• Глава 9: Управление искажениями
• Глава 10: Процессы резки
• Глава 11: Пайка и пайка
• Глава 12: Общие проблемы и решения
• Глава 13: Советы по дизайну
• Глава 14: Советы по изготовлению и ремонту
• Глава 15: Инструменты и оснастка
• Глава 16: Трубы и трубки
• Глава 17: Металлургия
• Глава 18: Блоки питания и электробезопасность
• Глава 19: Сгибание и выпрямление
• Индекс
• Кредиты

Глава 18

Глава 18

Беда — это только возможность в рабочей одежде.
—Henry Kaiser

Введение

Для всех процессов сварки с использованием электричества требуется источник питания, и электрические характеристики этих источников питания должны соответствовать требованиям каждого процесса. Чтобы помочь в этом выборе, в этой главе рассматриваются функции источника питания, выходные характеристики, источники питания, конструкции и электробезопасность.

Раздел I –  Функции источника питания

Источники питания для сварки выполняют пять функций:

• Для преобразования входной мощности из высокого напряжения при малом токе в низкое напряжение при большом токе. Напряжение, подаваемое коммунальными предприятиями, обычно 120–575 вольт, слишком велико для процессов сварки, требующих напряжения в диапазоне 20–80 вольт. Источники питания для сварки снижают напряжение сети до требуемого диапазона и обеспечивают возможность регулировки выходной мощности источника питания в зависимости от процесса сварки. Попытка сварки непосредственно от линии электропередач приведет к протеканию чрезмерного тока, перегоранию предохранителей и плавлению сварочных кабелей.
• Для стабилизации и регулирования дуги с помощью статических выходных характеристик напряжения и тока источника питания, чтобы они соответствовали соответствующему процессу сварки. Это означает, что дуга сохраняется, даже если длина дуги изменяется из-за изменения расстояния от электрода до детали или длины электродной проволоки во время сварки. При использовании неправильных выходных характеристик небольшие изменения расстояния от электрода до изделия могут погасить или закоротить дугу.
• Для настройки динамических или переходных характеристик источника питания к быстро меняющимся условиям дуги, поскольку большие изменения в ионизации столба дуги происходят всего за миллисекунду.
• Для преобразования переменного тока частотой 60 Гц в постоянный ток, прямоугольные импульсы или высокочастотные импульсы , чтобы сделать возможным конкретный процесс или улучшить его сварочные свойства. В некоторых случаях эти сигналы необходимы для выполнения сварки. Старые конструкции блоков питания просто преобразовывают переменный ток в постоянный, но под управлением микропроцессора многие современные блоки питания могут изменять свою выходную мощность почти мгновенно.
• Для управления потоком защитного газа на GMAW, GTAW и плазменных резаках, а также для управления двигателем подачи проволоки на GMAW и FCAW . Мало того, что источники питания управляют электромагнитным газовым клапаном, более сложные машины обеспечивают управление защитным газом как перед подачей, так и после подачи, как установлено на машине. Многие источники питания также включают охлаждающую воду горелки, приводя в действие электрический клапан.

Чтобы упростить сложную тему, в этой главе источники питания для сварки рассматриваются с разделением их на три вида:

• Входные источники питания  –  Двигатели внутреннего сгорания или электрические установки.
• Выходные электрические характеристики –  Статические и динамические характеристики.
• Конструкции источников питания для сварки –  Генераторы и генераторы переменного тока с приводом от двигателя, трансформаторы, тиристоры и транзисторы.

Раздел II –  Входные источники питания

Двигатели внутреннего сгорания

Бензиновые или дизельные двигатели приводят в действие генераторы постоянного тока или генераторы переменного тока. Простейшая схема — это генератор постоянного тока с приводом от двигателя для SMAW, традиционно наиболее популярного полевого процесса. См. в Табл. 18-1 на стр. 49.2.

С ростом популярности GMAW и FCAW стали доступны сварочные источники постоянного напряжения с приводом от двигателя для поддержки обоих этих процессов. См. в таблице 18-1.

Старые конструкции источников питания для сварки с приводом от двигателя не содержали полупроводников, а современные содержат. Добавление полупроводниковых диодов к генератору переменного тока обеспечивает выходы как переменного, так и постоянного тока. Для использования в полевых условиях эти генераторы с приводом от двигателя являются единственным выбором и широко используются в строительстве, прокладке трубопроводов по пересеченной местности и нефтеперерабатывающих заводах.

При переходе от легких к тяжелым условиям эксплуатации используются следующие двигатели: бензиновые двигатели с воздушным охлаждением, бензиновые двигатели с водяным охлаждением и дизельные двигатели.

Генераторы переменного тока

Генераторы переменного тока, аналогичные автомобильным, содержат набор катушек, называемых обмотками . Когда магнитное поле, проходящее через обмотки, колеблется при вращении вала генератора, оно индуцирует напряжение в обмотках.

Поскольку поле проходит через максимальную напряженность в одном направлении, через нулевую напряженность, а затем через максимальную напряженность в обратном направлении, возникает переменный ток. Фиксирована ли катушка и вращается магнитное поле, или фиксировано магнитное поле и катушка вращается между полюсами магнита, результат один и тот же: на выходе генератора появляется переменное напряжение. См. упрощенный генератор на рис. 18-1. Практические генераторы переменного тока имеют больше обмоток и витков провода в каждой обмотке, чем показано на этом рисунке.

Рисунок 18-1. Упрощенный генератор переменного тока с формой выходного сигнала.

Генераторы постоянного тока

Для того чтобы генератор вырабатывал постоянный ток, который часто более желателен, чем переменный ток для сварки, необходим вращающийся механический переключатель, называемый коммутатором , чтобы напряжение и ток текли в том же направлении, что и , даже хотя магнитное поле через катушки генератора меняется на противоположное, когда ротор поворачивается . Ряд медных стержней, соединенных с каждой катушкой ротора генератора, контактирует с набором угольных или графитовых токопроводящих щеток. Коммутатор соединяет катушку со щетками только тогда, когда катушка находится в правильном месте, чтобы ток протекал в том же направлении. Идея состоит в том, что добавление коммутатора к базовому генератору переменного тока делает его генератором постоянного тока.

На рис. 18-2 показан генератор постоянного тока и его упрощенный коммутатор. Практические генераторы постоянного тока имеют 20–50 катушек с множеством витков провода на каждой катушке. На каждую катушку приходится пара коллекторных шин , но принцип остается тот же. Кроме того, обычно имеются дополнительные средства регулирования генератора для стабилизации его мощности при изменении нагрузки.

Рисунок 18-2. Упрощенный генератор постоянного тока и форма его выходного сигнала. Направление вращения катушки генератора изменяет полярность выхода генератора.

Электросеть

Коммунальное предприятие поставляет электроэнергию двумя видами услуг:

• Трехпроводная однофазная сеть является наиболее распространенным способом подачи электроэнергии в дома, офисы и предприятия легкой промышленности. Это соединение обеспечивает как 110, так и 220 вольт. См. Рисунок 18-3.

• Трехфазное питание используется в промышленности, особенно при промышленных сварочных работах, обычно 240 или 480 В между фазами. См. Рисунок 18-4.

Как электроэнергетическая компания, так и пользователь получают выгоду от этого трехфазного подключения. Фактически генераторы, используемые на электростанции и в системе распределения электроэнергии, сами по себе являются трехфазными.

При передаче трехфазной мощности потери ниже, чем при однофазной, как в системе распределения, так и в пределах объекта пользователя.

Вот два дополнительных преимущества трехфазного питания:

• Двигатели, работающие от трехфазного питания, более эффективны, чем однофазные двигатели того же размера, работающие от однофазного питания. Большие нагрузки в однофазной системе имеют тенденцию разбалансировать систему распределения электроэнергии, но большие нагрузки в трехфазных системах этого не делают.
• Наиболее важным для сварщиков является то, что трехфазная мощность, преобразованная в постоянный ток, имеет гораздо более плавный и равномерный выходной сигнал с меньшими пульсациями. , лучше подходит для сварки. Это будет рассмотрено позже в разделе «Преимущества трехфазной сварочной машины », , начиная со стр. 495.

Рис. 18-4. Трехфазное питание используется промышленными потребителями.

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности измеряет, какая часть нагрузки равна резистивная и сколько индуктивная . Коэффициент мощности ровно один означает, что нагрузка является чисто резистивной и не имеет токов зарядки катушек индуктивности и их индуктивных потерь. Коэффициент мощности меньше единицы указывает на наличие в нагрузке индуктивных токов. Коэффициент мощности можно увеличить или скорректировать, добавив конденсаторы внутри сварочного аппарата.

Поскольку энергетические компании наказывают промышленных потребителей низкими коэффициентами мощности, коэффициент мощности сварочного источника питания важен с экономической точки зрения. Для энергетической компании нагрузка сварочного трансформатора «выглядит» и как резистивная, и как индуктивная нагрузка. Хотя катушки индуктивности сами по себе не потребляют энергию, энергетическая компания должна поставлять потребляемый ими ток и возвращать его в каждом цикле. Счетчики ватт-часов не измеряют этот зарядный ток. Этот ток, однако, потребляет ли энергию, когда она поступает на электростанцию ​​и от электростанции через распределительную сеть к индуктивной нагрузке потребителя каждые полпериода переменного тока. По сути, энергетическая компания бесплатно поставляет зарядный ток и должна оплачивать тепловые потери, возникающие при его передаче.

Характеристики лазерной сварки

Использование аппарата лазерной сварки для выполнения сварочных работ, как в малых, так и в больших масштабах, — это выбор, способный гарантировать бесчисленные преимущества. Фактически, с помощью лазера можно быстро получить устойчивые и удовлетворительные с эстетической точки зрения сварные швы, воздействуя с большой точностью даже на те точки объекта, которые обычно труднодоступны. Давайте вместе посмотрим, как работает этот метод и каковы характеристики и особенности аппарата для лазерной сварки.