Билет № 14. Вопрос 1. Назначение и устройство сварочного выпрямителя

Вопрос 1. Назначение и устройство сварочного выпрямителя.
Сварочные выпрямители служат для преобразования переменного тока в постоянный, предназначенный для питания сварочной дуги. С этой целью в выпрямителях используются полупроводниковые (селеновые, кремниевые или германиевые) выпрямительные элементы. Сварочный выпрямитель (рис. 38) состоит из понижающего трехфазного трансформатора 3 с подвижными катушками, выпрямительного блока 2 с охлаждающим вентилятором 1, пускорегулирующей и защитной аппаратурой, смонтированных в общем корпусе.

Рис. 38. Сварочный выпрямитель

Понижающий трехфазный трансформатор снижает напряжение сети до необходимого рабочего, а так же служит для регулирования сварочного тока изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Внутри сердечника трансформатора находится ходовой винт с закрепленной на нем первичной обмоткой. Сварочный выпрямитель имеет два диапазона регулирования сварочного тока.
Сварка выпрямленным током может производиться на прямой и обратной полярности. При прямой полярности деталь подсоединяется к зажиму «+» источника, а электрод - к зажиму «-», при обратной полярности - наоборот.
На положительном полюсе в результате бомбардировки его электронами выделяется больше теплоты, чем на отрицательном. Исходя из этого, обратную полярность применяют при сварке тонколистового металла, чтобы не прожечь его, а также при сварке высоколегированных сталей во избежание их перегрева.
Обозначение выпрямителя читается следующим образом: ВД-401, где:
В - выпрямитель;
Д - для дуговой сварки;
40 - 400 А - номинальный ток;
1 - модель.
Многопостовой выпрямитель имеет маркировку ВДМ.

Вопрос 2. Защитные газы (назначение, классификация, свойства).
В качестве защитных газов при дуговой сварке плавлением применяют инертные или активные газы, а также смеси различных газов в разных пропорциях. Эти газы оттесняют воздух от сварочной ванны и тем самым предохраняют металл шва от воздействия азота и кислорода воздуха.
Инертные газы - это одноатомные газы, которые в чистом виде не вступают в химические реакции как с твердыми, так и с жидкими металлами и практически нерастворимы в большинстве из них. Из инертных газов для сварки используют аргон, гелий и их смеси.
Аргон (Аг) - это негорючий и невзрывоопасный газ без цвета и запаха. Выпускают его по ГОСТу 10157-79, согласно которому аргон предназначается для использования в качестве защитной среды при сварке, резке и плавке активных и редких металлов и сплавов на их основе, алюминия, алюминиевых и магниевых сплавов, нержавеющих хромоникелевых жаропрочных сплавов и легированных сталей различных марок.
Получают аргон из атмосферного воздуха.
В зависимости от содержания примесей аргон выпускают двух сортов: высшего - не менее 99, 992% (об.) Аг и первого - не менее 99, 987% (об.) Аг. Хранят и транспортируют газообразный аргон в стальных баллонах под давлением 15 МПа (150 ат.).
Гелий (Не) - это инертный газ без цвета и запаха, значительно легче воздуха. Получают его путем неоднократного сжатия и охлаждения природных газов до температур конденсации с последующим отделением примесей. В небольшом количестве гелий находится в воздухе, из которого он может быть получен в качестве побочного продукта при производстве кислорода. Гелий примерно в 10 раз легче аргона, что усложняет защиту сварочной ванны и приводит к его повышенному расходу. Стоимость гелия примерно в 5 раз выше стоимости аргона.
Чаще всего гелий используют для образования инертных газовых смесей. Обладая большей плотностью, чем гелий, такие смеси лучше защищают металл сварочной ванны от воздуха.
Наибольшее применение получила инертная газовая смесь, состоящая из 70% (об.) аргона и 30% (об.) гелия. Выпускают гелий по ТУ 51-689-75 двух сортов: особой чистоты и высокой чистоты. Хранят и транспортируют его так же, как и аргон.
Активные газы защищают зону сварки от доступа кислорода и азота воздуха, но вместе с тем химически реагируют со свариваемым металлом или физически растворяются в нем.
Из активных газов для сварки используют в основном углекислый газ. Другие активные газы, такие как кислород, водород, азот, используют, как правило, для составления защитных газовых смесей.
Углекислый газ, или диоксид углерода (С0₂), в нормальных условиях представляет собой бесцветный газ без запаха. Он тяжелее воздуха, что обеспечивает хорошую газовую защиту сварочной ванны, но его накапливание в зоне сварки (выше 5%) может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья. Поэтому рабочие места сварщиков должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией.
Получают углекислый газ из отходящих газов при производстве аммиака, спиртов, нефтепереработки, а также на базе специального сжигания топлива. При повышении давления углекислый газ переходит в жидкое (углекислота), а затем - в твердое состояние (сухой лед). При испарении 1 кг жидкого диоксида углерода образуется 509 л газообразного диоксида углерода (углекислого газа).
Выпускают углекислый газ по ГОСТу 8050-76.
В зависимости от области применения, а также по физико-химическим показателям диоксид углерода выпускают трех марок: сварочный - не менее 99, 5% (об.) С0₂, пищевой - не менее 98, 8% (об.) С0₂ и технический - не менее 98, 5% (об.) С0₂.
Хранят и транспортируют его в виде жидкости в стальных баллонах под давлением 490-588 МПа. В стандартный баллон емкостью 40 л заливают 25 л жидкого диоксида углерода, при испарении которого образуется 12600 л углекислого газа.
Кислород (0₂) - это бесцветный газ без запаха и вкуса, поддерживающий горение. Получают его из атмосферного воздуха методом глубокого охлаждения или электролизом воды. Выпускают кислород по ГОСТу 5583-78. Хранят и транспортируют в стальных баллонах под давлением 15 МПа.
При дуговой сварке плавлением технический кислород используют при составлении защитных газовых смесей, таких как Аг+0₂; С0₂+0₂ и др.
Смесь аргона с 2-5% кислорода повышает устойчивость горения дуги и улучшает качество формирования сварного шва. Такие смеси рекомендуется применять при сварке плавящимся электродом легированных сталей, когда требуется струйный перенос электродного металла. При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей плавящимся электродом применяют смесь углекислого газа с 20% кислорода, обеспечивающую глубокое проплавление и хорошее формирование шва, минимальное разбрызгивание, высокую плотность металла шва.
Водород (Н₂) - это горючий газ, не имеющий цвета, запаха и вкуса. Смеси его с кислородом и воздухом взрывоопасны.
В зависимости от способа получения водород выпускают по ГОСТу 3022-80 трех марок - А, Б и В с содержанием от 95 до 99, 99% (об.) Н₂. Хранят и транспортируют в стальных баллонах под давлением 15 МПа.
Применяют водород для составления плазмообразующих смесей при плазменной сварке и резке. Так, для защиты сварочной ванны от окисления при плазменной сварке легированной стали, меди, никеля и сплавов на его основе используют смесь аргона с 5-8% водорода.
Аргоноводородную смесь, имеющую до 20% Н₂, применяют при микроплазменной сварке. Наличие водорода в смеси обеспечивает сжатие столба плазмы, делает его более сконцентрированным. Кроме того, водород создает необходимую в ряде случаев восстановительную атмосферу.
Азот (N₂) - это бесцветный газ без запаха плотностью 1, 25 кг/м³. Получают его из атмосферного воздуха способом глубокого охлаждения. Выпускают азот по ГОСТу 9293-74 газообразным и жидким. Хранят и транспортируют его в стальных баллонах под давлением 15 МПа.
По физико-химическим показателям газообразный азот разделяют на четыре сорта: высший - не менее 99, 994% (об.) N₂, первый - не менее 99, 6% (об.) N₂, второй - не менее 99% (об.) N₂, третий - не менее 97% (об.) N₂.
Используют азот при составлении защитных газовых смесей. Так, смесь аргона с добавкой 10-30% (об.) азота применяют при сварке меди, а также аустенитной нержавеющей стали некоторых марок.
Для предохранения от коррозии и быстрого опознавания баллоны с защитными газами окрашивают в различные цвета и делают на них соответствующие надписи (табл. 4).

Таблица 4

Окраска баллонов для защитных газов

3. Задача. Объясните ваши действия по окончании отбора газа из баллона.
По окончании отбора газа из баллона необходимо следить за его остаточным давлением.
Баллоны для сжатых газов (кислорода) при отправке на завод-наполнитель должны иметь остаточное давление газа не менее 0, 05 МПа.
Баллоны с растворенным ацетиленом должны иметь остаточное давление не менее 0, 05-0, 1 МПа (в зависимости от температуры). Это необходимо для того, чтобы проверить, какой газ был в баллоне, во избежание образования взрывоопасных смесей.