ТКМ ПРАКТИКУМ 2012

22.3. Порядок выполнения работы

1.При выключенном источнике питания установить рукоятки реостата

висходное положение, при котором его сопротивление будет нулевым.

2.Включить источник питания.

3.Зафиксировать напряжение холостого хода источника.

4.Постепенным увеличением сопротивления балластного реостата изменять величину тока в цепи. Через заданные преподавателем интервалы фиксировать по приборам ток и напряжение.

5.Данные замеров занести в табл. 22.1.

6.По данным результатам замеров построить зависимость Iсв = f (Uип).

Примечание: снятие характеристик необходимо выполнять при малых и больших токах источника питания.

Установку включать только в присутствии и с разрешения преподавателя или учебного мастера!

1

2

3

4

5

22.4. Содержание отчёта

1.Описание цели работы.

2.Краткие сведения о внешних характеристиках источников питания.

3.Схема установки.

4.Таблица результатов измерений.

5.График зависимости Iсв = f (Uип).

6.Результаты анализа построенных характеристик.

141

выступы шероховатых металлических поверхностей мгновенно разогреваются током до температуры плавления и испарения. После отрыва электрода от изделия (рис. 23.1) разогретый торец электрода (отрицательный полюс) начинает испускать электроны, которые устремляются к изделию (аноду) под действием разности потенциалов. На своем пути они сталкиваются с атомами компонентов, находящихся в области между анодом и катодом и ионизируют их. Этот процесс мгновенно охватывает весь межэлектродный промежуток. В непосредственной близости к поверхности свариваемого изделия электроны со значительной скоростью

рочного тока, расположения дуги относительно свариваемого изделия и ряда других факторов. Так, при использовании угольных электродов она составаляет на катоде около 3200, на аноде – 3900 оС. При металлических электродах 2400 и 2600 оС соответственно. По оси дуги, в её центре, температура достигает величины 6000…7000 оС.

Интенсивность нагрева металла дугой соответствует полной тепловой мощности сварочной дуги (без учета потерь, связанных со световым излучением и химическими реакциями), которую можно принять равной тепловому эквиваленту электрической энергии, потребляемой при сварке:

143

где 1,003 – коэффициент, учитывающий тепловой эквивалент электрической мощности и перевод калорий в джоули; К – коэффициент, учитывающий влияние, оказываемое несинусоидальностью кривых напряжения и тока на мощность дуги (при сварке на постоянном токе К = 1, на переменном К = 0,7…0,9); Uд – напряжение на дуге, В; Iсв – сварочный ток, А.

Тогда тепло, выделяемое сварочной дугой за время её горения t0, можно определить как

где t0 – время горения дуги, с.

Однако не всё тепло, выделяемое дугой (рис. 23.2), используется производительно.

Рис. 23.2. Схема теплового баланса электрической сварки плавящимся электродом

Исследования показывают, что на нагрев изделия при прямой полярности (плюс источника сварочного тока присоединен к детали, а минус – к электроду) расходуется 50 % тепла дуги, на нагрев электрода – 30 %, и потери в окружающую среду составляют 20 %.

144

Следовательно, эффективная тепловая мощность, т. е. мощность, расходуемая на плавление основного металла и металла электрода, будет меньше полной тепловой мощности в соответствии с выражением

плавящимся электродом она составляет 0,50…0,65; при сварке открытой дугой плавящимся электродом – 0,70…0,85; при сварке под флюсом –

0,90…0,99.

Эффективный кпд нагрева изделия можно определить калориметрическим способом, используя формулу

где 4,18 – коэффициент перевода калорий в джоули; mВ, mК, mпл – соответственно масса воды в калориметре, масса колбы калориметра и масса пластинки с наплавленным валиком, г; СВ – удельная массовая теплоемкость воды, кал/г град (Св = 1,0); СК , Спл – сответсвенно удельная массовая теплоемкость материалов колбы и пластины (можно принять СК = Спл = 0,12 кал/г град); t1 – начальная температура воды в калориметре, оС; t2 – температура воды в калориметре после охлаждения в нем наплавленной пластины, оС; tв – температура воздуха в лаборатории, оС.

23.2. Порядок выполнения работы

1.Замерить температуру воздуха в лаборатории и температуру воды в калориметре.

2.Наплавить валик по всей длине опытной пластины.

145

23.4. Контрольные вопросы

1.Как и за счёт чего протекает процесс ионизации межэлектродного промежутка?

2.Какие факторы влияют на процесс ионизации?

3.Что оказывает влияние на температуру электрической дуги в процессе сварки?

4.Какова температура электрической дуги в процессе сварки?

5.Как расходуется тепло, выделяемое сварочной дугой?

6.Что такое полная тепловая мощность?

7.Что называется эффективной тепловой мощностью?

8.Что называется эффективным коэффициентом полезного действия нагрева изделия при сварке?

9.Какие факторы влияют на эффективный кпд нагрева изделия при сварке?

Рекомендуемая литература [10, 11, 13, 17].

24.ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОТЕРЬ И РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРИ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКЕ

Цель работы: исследовать зависимость коэффициента потерь и удельного расхода электроэнергии от величины сварочного тока при ручной дуговой сварке покрытыми электродами.

Приборы и оборудование: сварочный пост, электрод, контрольная пластина, секундомер, весы.

24.1. Краткие теоретические сведения

При ручной дуговой сварке количество расплавленного электродного материала в зависимости от величины сварочного тока в течение определенного времени можно вычислить из выражения

147

Указанные потери обязательно должны учитываться при расчётах расхода сварочных материалов.

Важной технико-экономической характеристикой технологического процесса сварки и наплавки является удельный расход электроэнергии, который определяется (без учёта времени работы источника питания на холостом ходу) отношением расхода электроэнергии к весу наплавленного металла:

где Ау – удельный расход электроэнергии, кВт ч/кг; η – коэффициент полезного действия источника питания (для переменного тока η = 0,80…0,90; для постоянного тока η = 0,50…0,60); t0 – время горения дуги, с.

В случае производства сварочных работ в течение длительного времени, когда необходимы технологические перерывы (на смену электрода, закрепление детали, проковку шва и т. д.), удельный расход электроэнергии необходимо рассчитывать следующим образом:

где T – полное время сварки (с учётом перерыва), ч; t – время горения дуги, ч; W0 – энергия, затрачиваемая источником питания при его работе на холостом ходу (для источников переменного тока W0 = (0,2…0,4) кВт ч; для источников постоянного тока W0 = (2,0…3,0)кВт ч).

Для исследования зависимостей Ψ = f (Iв) и Aу = f (Iсв), помимо фиксирования Uд и Iсв , при наплавке изделия необходимо определить Gр и Gн.

Количество расплавленного металла, г, определяется по формуле

где dэ – диаметр стержня электрода, см; lэ – длина электрода до наплавки, см; l0 – длина оставшейся после наплавки части электрода, см; γ – плотность металла сердечника электрода (для стали γ = 7,86 г/см3).

Вес наплавленного металла определяется разностью веса наплавленной

149