metod416

териала (из стеклоткани и др.) пропитывают смолой, укладывают между горячими плитами многоэтажных прессов и подвергают давлению в течение определенного времени.

Профильным прессованием получают трубы, прутки круглого и фасонного сечений из реактопластов. Схема профильного прессования аналогична применяемой на металлургических заводах схеме прямого прессования металла. В последнее время профильное прессование заменяют более прогрессивной схемой непрерывного выдавливания (экструзии) на специальных машинах.

24.3 Порядок выполнения работы

24.3.1В нагретую до необходимой температуры пресс-форму загрузите навеску пресс-материала и с помощью пуансона вручную проведите предварительную подпрессовку;

24.3.2Установите пресс-форму на плиту гидравлического пресса или испытательной машины, создайте необходимое давление прямого прессования и выдержите в течение расчетного времени;

Таблица - Режим прессования

Примечание - В числителе – давление прямого прессования, в знаменателе – давление литьевого прессования.

24.3.3Снимите давление, под выталкиватель пресс-формы подложите дополнительные подставки и, удалив пуансон, создайте необходимое давление для извлечения изделия;

24.3.4После извлечения изделия и охлаждения его на воздухе произведите визуальный контроль качества;

24.3.5Аналогично проведите литьевое прессование с использованием другой пресс-формы.

282

24.4 Содержание отчёта

24.4.1Тема и цель лабораторной работы.

24.4.2Краткая характеристика методов получения изделий из пласт-

масс.

24.4.3Описание схемы и режима прямого и литьевого прессования (с необходимыми иллюстрациями).

24.4.4Оценка качества полученных изделий и выводы из выполненной

работы.

24.5 Контрольные вопросы

24.5.1 Что понимается под режимом прессования и порядком его выбо-

ра?

24.5.2Какие вы знаете методы переработки пластмасс?

24.5.3Чем определяется время выдержки при прессовании?

24.5.4При какой схеме прессования давление выше?

24.5.5Расскажите об особенностях устройства пресс-форм для прямого и литьевого прессования.

24.5.6Каким методом получают сложные детали из пластмасс с установкой арматуры?

24.5.7Чем характеризуются пресс-формы для мелкосерийного произ-

водства?

283

25 Лабораторная работа № 25

Изучение конструкций и исследование характеристик сварочных трансформаторов

25.1 Цель работы

25.1.1Изучение конструкции, работы, электрических схем сварочных трансформаторов.

25.1.2Исследование внешних характеристик сварочных трансформаторов и определение пределов регулирования сварочного тока.

25.2Общие сведения

25.2.1Назначение и классификация источников питания для дуговой сварки

Электрическая энергия подается в сварочную дугу от специальных устройств - источников питания. Конструкция и параметры источников зависят от их технологического назначения. Источники могут быть предназначены для одного из следующих способов:

1)ручной сварки покрытым электродом,

2)механизированной сварки под слоем флюса,

3)механизированной сварки плавящимся электродом в защитном газе,

4)ручной и автоматической сварки в защитном газе неплавящимся электродом постоянным током,

5)ручной и автоматической сварки в защитном газе неплавящимся электродом переменным током.

В зависимости от рода тока источники питания классифицируют на трансформаторы и специализированные установки на их основе для сварки на переменном токе и выпрямители, преобразователи, специализированные источники (установки) на базе выпрямителей для сварки на постоянном и переменном токе.

Принята единая система обозначения электрического оборудования буквенно-цифровым кодом, в котором первая буква обозначает тип изделия (Т – трансформатор, В – выпрямитель, Г – генератор, П – преобразователь, А

–агрегат, У – установка).

Вторая буква – вид сварки (Д – дуговая, П – плазменная).

Третья буква – способ сварки (Ф – под флюсом, Г – в защитных газах, У – универсальный источник, М – механическое регулирование). Отсутствие буквы соответствует ручной сварке покрытыми электродами.

Четвертая буква дает пояснение назначения источника (М – многопостовой).

284

Одна или две последующие цифры означают величину номинального сварочного тока (в сотнях Ампер).

Последующие две цифры означают регистрационный номер изделия. Следующая затем буква означает климатическое исполнение (У – для

умеренного климата, УХЛ – умеренный и холодный, Т – для сварки в тропическом климате).

Последняя цифра соответствует категории размещения источника (1 – для работы на открытом воздухе, 2 – в неотапливаемых помещениях, 3 – в закрытых отапливаемых помещениях, 4 – в помещениях с искусственным регулированием климатических условий, 5 – в помещениях с повышенной влажностью).

Пример, ВДГМ – 16002У3 – выпрямитель для дуговой сварки в защитных газах, многопостовой с номинальным током 1600 А, порядковый номер модели 2, предназначен для работы в странах с умеренным климатом в закрытых отапливаемых помещениях.

Возможны и другие обозначения, принятые предприятиемизготовителем.

25.2.2 Требования к источникам питания сварочной дуги

Источник питания сварочной дуги должен удовлетворять определенным требованиям:

-обеспечивать надежное возбуждение сварочной дуги;

-поддерживать устойчивое горение дуги в процессе сварки;

-способствовать благоприятному переносу электродного металла (при сварке плавящимся электродом) и формированию сварного шва;

-обеспечивать возможность настройки требуемого режима сварки;

-выдерживать длительные и частые короткие замыкания или обеспечить быстрое расплавление электрода при коротком замыкании.

Для обеспечения надежного возбуждения дуги источник питания должен быть достаточно высоким напряжением холостого хода (не ниже 40 В). Первоначальное возбуждение дуги чаще всего производится первоначальным касанием электрода. При касании происходит короткое замыкание сварочной цепи, ток которого расплавляет и испаряет металл контактных поверхностей. При последующем отрыве электрода от изделия в пространстве, заполненном ионизированными парами и газами, под действием напряжения источника возбуждается сварочная дуга. Чем выше напряжение холостого хода источника, тем легче возбуждается дуга. По условиям безопасности напряжение холостого хода ограничено для источников переменного тока 80 В, источников постоянного тока 90 В.

Оценка устойчивости горения дуги производится по ее разрывной длине. Чем больше разрывная длина, тем выше ее устойчивость. Устойчивое горение дуги обеспечивается статическими и динамическими свойствами источника питания. Основной статической характеристикой источника питания

285

сварочной дуги является их внешняя характеристика. Зависимость напряжения на выходе источника от силы тока в сварочной цепи называется внешней характеристикой источника питания.

В зависимости от способа сварки и плотности тока на электроде для обеспечения устойчивого горения дуги внешняя характеристика источника должна иметь определенную форму (рисунок 25.1): крутопадающую (а), пологопадающую (б), жесткую (в), возрастающую (г). При ручной дуговой сварке покрытыми электродами на средних плотностях тока (до 100 А/мм2) (когда вольтамперная характеристика дуги жесткая) устойчивое горение дуги обеспечивается крутопадающей внешней характеристикой.

а– крутопадающая, б – пологопадающая,

в– жесткая, г - возрастающая

Рисунок 25.1 – Внешняя характеристика источников питания сварочной дуги

При изменениях длины дуги и ее напряжения величина тока изменяется незначительно. Таким образом, обеспечивается стабильность режима сварки и высокая устойчивость (эластичность) дуги при колебаниях ее длины в процессе сварки.

Внешняя характеристика источника питания считается крутопадающей, если

где Iк.з. – ток короткого замыкания, А; Iр – рабочий ток, А.

При сварке под флюсом с постоянной скоростью подачи сварочной проволоки используются источники с пологопадающей внешней характери-

286

стикой. Такая характеристика обеспечивает саморегулирование дуги. Свойство саморегулирования дуги заключается в том, что при небольшом диаметре электрода в дуге самопроизвольно устанавливается такой ток, при котором скорость плавления проволоки равна скорости ее подачи. При внезапном удлинении длины дуги сварочный ток уменьшается, уменьшается и скорость плавления проволоки. Длина дуги постепенно уменьшается, и система возвращается в исходное состояние.

При сварке в среде углекислого газа при высокой плотности тока используются источники с жесткой и возрастающей внешней характеристикой для повышения быстродействия процесса саморегулирования.

При сварке неплавящимся электродом, когда процесс саморегулирования отсутствует, внешняя характеристика источника должна быть крутопадающей.

Устойчивое горение дуги, благоприятный перенос электродного металла и хорошее формирование сварного шва обеспечивается так же динамическими характеристиками источника питания, т.е. оптимальной скоростью нарастания сварочного тока при скачкообразном изменении длины дуги и коротком замыкании.

Скачкообразное изменение длины дуги наблюдается при сварке плавящимся электродом, когда образовавшаяся капля расплавленного металла на конце электрода уменьшает длину дуги или совсем закорачивает межэлектродное пространство (сварка с коротким замыканием). В этом случае источник питания должен обладать высокими динамическими свойствами, т.е. обеспечивать оптимальную скорость нарастания тока при коротком замыкании. Слишком большая скорость нарастания тока приводит к перегреву и взрыву образовавшейся перемычки и выбрасыванию расплавленного металла за пределы сварного шва.

При слишком малой скорости увеличения тока в момент замыкания дугового промежутка между каплей и электродом не успевает образоваться шейка, и капля не отрывается. Происходит разогрев электрода на большом участке, который затем со взрывом разрушается. Возникающая при этом дуга отрывается, так как образовавшийся промежуток между электродом и изделием чрезмерно велик. Последующее возбуждение дуги возможно только после короткого замыкания электрода с расплавленным металлом. Оптимальная скорость увеличения тока короткого замыкания зависит от способа сварки и составляет 10-20 А/с, при установившемся токе короткого замыкания 350-500 А. Оптимальные динамические свойства источников питания достигаются конструкцией источника питания путем правильной подборки индуктивности сварочной цепи.

Регулирование сварочного тока и настройка на режим осуществляется с помощью источника питания двумя способами: изменением напряжения холостого хода или внутреннего сопротивления источника. Применяются и комбинированные способы.

287

Изменением напряжения холостого хода, сдвигается его внешняя характеристика (рисунок 25.2) и рабочая точка (пересечение внешней характеристики источника питания и статической характеристики дуги 1) занимает новое положение, соответствующее выбранному сварочному току.

При изменении сопротивления источника изменяется количество энергии, отдаваемое дуге (рисунок 25.3) ток дуги изменяется в соответствии с законами электрической цепи.

Номинальный сварочный ток – это максимально допустимый ток для данного источника питания, при работе на котором при определенном режиме работы источник не перегревается. Например для ВД2016У3 номинальный ток 200 А.

Источники питания для ручной сварки изготавливают на токи 125 - 500 А, для полуавтоматической - на токи 315-1000 А, для автоматической - на токи 900-2000 А, многопостовые источники имеют номинальный

ток 1000-5000 А.

В технической документации кроме номинального сварочного тока и режима работы указывается также напряжение питающей сети, номинальная мощность, коэффициент полезного действия, габаритные размеры и масса источника питания.

25.2.3 Назначение, типы и принципиальные схемы трансформаторов

В настоящее время для дуговой сварки плавящимся электродом на переменном токе выпускают однопостовые передвижные или переносные сва-

288

рочные трансформаторы повышенного магнитного рассеяния с подвижными обмотками или с неподвижными шунтами с управляющими обмотками.

Наличие повышенного регулируемого индуктивного сопротивления (повышенного рассеяния) трансформаторов обеспечивает возможность получения их падающих характеристик, регулирования силы сварочного тока и повышения устойчивости горения дуги за счет сдвига фазы между током и напряжением. Для ручной дуговой сварки применяют трансформаторы с подвижными обмотками ТД-300, ТД-500, ТД-502 в передвижном исполнении и ТД-306, ТД-102 в переносном исполнении. Для автоматической сварки под слоем флюса с автоматическим регулированием скорости подачи электродной проволоки выпускают стабилизированные трансформаторы типов ТДФ1001 и ТДФ-1601 с неподвижными шунтами и управляющими обмотками.

25.2.4 Сварочный трансформатор типа ТД-500

Однопостовой передвижной повышенного рассеяния предназначен для питания электрической дуги при ручной дуговой сварке и резке металлов переменным током, имеет падающую внешнюю характеристику. Трансформатор однофазный, стержневого типа. Сердечник трансформатора собран из листов электротехнической стали. Обмотки трансформатора имеют по две катушки, расположенные попарно на общих стержнях магнитопровода. Катушки первичной обмотки неподвижные, вторичной – подвижные.

Принципиальная упрощенная схема трансформатора показана на рисунке 25.4.

Рисунок 25.4 – Упрощённая принципиальная схема трансформатора ТД-500 с подвижными обмотками

289

На схеме показано по одной катушке первичной и вторичной обмоток. Для этого типа трансформаторов напряжение на дуге может быть опре-

делено из уравнения внешней характеристики трансформатора

где U2 – напряжение на зажимах вторичной обмотки,

Е2 – комплексное действующее значение ЭДС вторичной обмотки, Ефs = I2 · Z2 – ЭДС потока рассеяния вторичной обмотки,

I2 – ток во вторичной цепи,

Z2 = R22 − X 22 - полное сопротивление вторичной цепи,

R2 – активное сопротивление вторичной цепи,

X2 – индуктивное сопротивление вторичной цепи.

Пренебрегая активным сопротивлением вторичной цепи (R2‹‹X2), полу-

чим

При холостом ходе, когда I2 = 0, напряжение холостого хода максимально и равно

При увеличении сварочного тока I2, растут потоки рассеяния Фs и их ЭДС, Еф.s , что приводит к снижению напряжения на дуге – Uд. Внешняя характеристика трансформатора (рисунок 25.5) – падает. Плавное регулирование

Сплошные линии - диапазон больших токов, пунктирные – малых токов

Рисунок 25.5 – Внешние характеристики трансформатора

290