Методические указания для выполнения лабораторных и практических работ МДК 01.02 «Основное оборудование для производства сварных конструкций»

Методические указания

по выполнению

лабораторных работ

по дисциплине

 «Оборудование и технология сварочных работ»

для профессии:

«Сварщик»

II курс, I, II семестр

РАССМОТРЕНО                                                                                      УТВЕРЖДАЮ

на заседании комиссии ОП и СД                                                    Зам. директора по УН и МР                специальности «Сварочное производство»                                    ____________М.А.Куркина

и профессий отделения НПО                                                          «____»_____________2011г.

______________И.В. Шевчук                                                                                        «____»________2011г.

 

Автор: преподаватель Рузаевского политехнического техникума Брызгалова Е.А.

Перечень лабораторных работ

Лабораторная работа №1 «Сварка цветных металлов и их сплавов».

Лабораторная работа №2 «Изучение устройства сварочного трансформатора».

Лабораторная работа №3 «Изучение устройства сварочного выпрямителя».

Лабораторная работа №4 «Изучение устройства сварочного преобразователя и генератора».

Лабораторная работа №5 «Изучение устройства полуавтомата для сварки в защитных газах».

Дисциплина: Оборудование и технология сварочных работ

Лабораторная работа №1

Тема: Сварка цветных металлов и их сплавов.

Цель: Приобрести навыки по выбору режима сварки алюминия и его сплавов.

Исходные материалы и данные:

1. Сварочный пост постоянного тока с электроизмерительными приборами.

2. Секундомер.

3. Весы циферблатные с гирями.

4. Наждачная бумага.

5. Бачок с водой.

6. Штангенциркуль.

7. Линейка.

8. Пресс для излома проб.

9. Специальная струбцина.

10. Пластины из алюминия (100х100х8 мм).

11. Угольные электроды.

12. Флюс.

Литература:

1. Казаков Ю. В. Сварка и резка материалов - М: Aкадемия, 2002.

2. Чернышов Г.Г. Технология электрической сварки плавлением – М: Академия, 2006.

Состав задания: изучить процесс сварки алюминия и его сплавов, рассчитать коэффициенты плавления, наплавки, производительность сварки.

Вопросы для повторения:

1. Применение алюминия и его сплавов. [1], стр. 190

2. Какими видами сварки сваривают алюминий и его сплавы? [2], стр. 408

Методические указания

Алюминий и его сплавы получили широкое распространение в различных отраслях промышленности благодаря малому удельному весу, высоким механическим свойствам, высокой коррозионной стойкости и хорошей свариваемости. В настоящее время алюминий и его сплавы широко применяются для изготовления разных сварных конструкций, изделий из сосудов. Кроме проката алюминий применяется в виде литья поэтому дефекты литья обычно исправляют сваркой.

Основным затруднениями при сварке алюминия является присутствие на поверхности металла тугоплавкой плотной окисной пленки Al₂O₃ (Т_пл =2050° С, γ=3.9 г/см³), толщина которой увеличивается стечением времени и с повышением температуры. Большие значения коэффициентов линейного расширения и теплопроводности часто приводят к деформациям, а иногда и к трещинам в сварных соединениях из алюминия и его сплавов.

Алюминиевые сплавы могут быть сварены всеми существующими видами сварки. Выбор способа сварки зависит от технических требований, конструктивных особенностей и технико-экономических соображений.

Сварку алюминия угольным электродом производят в исключительных случаях при изготовлении неответственных конструкций. Угольным электродом сваривается металл толщиной от 1.5 до 15 мм и завариваются дефекты литья. Листы толщиной до 3 мм свариваются без присадочного материала по отбортовке, до 8 мм - свариваются встык без подготовки кромок, свыше 8 мм - свариваются с подготовкой кромок.

Присадочный материал берется того же состава что и основной или же применяются сплавы, содержащие Si до 5%. Во всех случаях применяются флюсы, которые наносятся на присадочный материал и на свариваемые кромки. Травление кромок не требуется.

Схема сварки алюминия угольной дугой приведена на рис. 1. При сварке поперечные колебания не рекомендуются. При больших толщинах применяются двух-трехслойные швы и подогреваются кромки дугой до t=250-300 ⁰С. Сварку производят на графитовых, медных или стальных подкладках, постоянным током прямой полярности при определенных режимах (табл. 1).

Сварка алюминия металлическим плавящимся электродом - наиболее дешевый и наиболее простой способ. Этот способ рекомендуется применять при изготовлении конструкций из металла толщиной более 3 мм. Электродные стержни берутся обычно того же химического состава, что и основной металл.

Для сварки применяются, электроды марок ОЗА - 1 и АФ - 4аКр. Алюминиевые сплавы свариваются в инертных газах неплавящимся вольфрамовым электродом и плавящимся электродом. При аргоно - дуговой сварке разрушение окисной пленки происходит за счет катодного распыления.

рис. 1. Сварка алюминия угольной дугой.

Таблица 1. Режимы сварки алюминия.

Толщина листов, мм.	Диаметр присадочной проволоки	Диаметр электрода, мм.	Сила тока, А
2-4	3-5	8	120-200
4-7	4-6	10-12	200-280
7-10	6-7	12-15	280-370
10-15	7-10	15	370-500

При сварке тонких материалов неплавящимся электродом без присадки или с присадкой в один проход горелку перемещают справа на лево под углом вперед.

Присадка подается короткими возвратно - поступательными движениями и должна находится под возможно меньшим углом к изделию. Конец прутка опирается на край расплавленной ванны. Однопроходная сварка выполняется без колебательных движений, присадочная проволока берется того же состава что и основной металл. Поверхность свариваемого изделия и присадочной проволоки подготавливается под сварку. Для сварки применяется аргон ГОСТ 10157-62 (Ar 99.96%). Сварка вольфрамовым электродом ведется на переменном токе при определенных режимах указанных в таблице 2. При стыковой сварке металла толщиной 1-1,5 мм. с отбортовкой без присадки сила тока снижается на 10-15%.

Таблица 2. Режимы сварки алюминиевых сплавов.

Толщина металла, мм.	Сила тока, А	Диаметр электрода, мм.	Диаметр присадочной проволоки , мм	Расход Аг, л/мин
2 4	90-120 140-200	2-3 3-4	2-3 3-5	5-7 7-9

Ход работы

1.     Собрать пластины в специальной  струбцине, прихватить их по торцам и взвесить.

2.     Определить вес присадочного прутка.

3.     Подобрать по толщине свариваемого материала диаметр электрода, а по диаметру электрода силу сварочного тока (таблица 1).

4.     Нанести флюс на разделку.

5.     Наплавить валик поперек стыка, фиксируя силу тока, напряжение и время сварки.

6.     Охладить пробу в воде, очистить от шлака, взвесить пробу с наплавленным валиком, определить, вес остатка прутка.

7.     Сломать пробу на прессе, определить глубину провара и качество шва по внешнему виду.

8.     Рассчитать коэффициенты плавления и наплавки по формулам:

α_э=G_э3600/I_свt,                                                                                              (1)

α_н=G_н3600/I_свt,                                                                                              (2)

где: G_э- вес электродного металла,  G_н- вес наплавленного металла, I_св- сила сварочного тока, t- время сварки.

9.     Определить производительность сварки:

G=α_нI_свt/1000.                                                                                               (3)

Контрольные вопросы:

1. От чего зависит выбор способа сварки алюминия?

2.  Факторы, затрудняющие сварку алюминия и его сплавов.

3.     Особенности технологии ручной сварки алюминия угольным  электродом.

Отчет по работе должен содержать:

1. Номер  работы, тему, цель работы, исходные материалы и  данные.

2. Используемую литературу и другие источники.

3. Методику постановки опыта.

4. Расчет коэффициентов плавления, наплавки.

5. Определение и расчет производительности сварки.

6. Вывод по работе.

  Преподаватель                                                                        Брызгалова Е.А.                    

Дисциплина: Оборудование и технология сварочных работ

Лабораторная работа №2.

Тема: Изучение устройства сварочного трансформатора.

Цель: Приобрести навыки по исследованию характеристик сварочного трансформатора.

Исходные материалы и данные:

Сварочный трансформатор ТД-500.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               

Литература:

1. Виноградов В.С. Оборудование и технология дуговой автоматической и механизированной сварки. - М: Aкадемия, 2001.

2. Милютин В.С., Катаев Р.Ф. Источники питания и оборудование для электрической сварки плавлением - М: Академия, 2010.

Состав задания: ознакомиться с конструкцией трансформатора, изучить принцип его действия и изобразить внешнюю характеристику трансформатора при диапазоне больших и малых токов.            

Вопросы для повторения:

1. На каком токе работает сварочный трансформатор? [1], стр. 92

2. Виды сварочных трансформаторов. [1], стр. 94

3.     Достоинства и недостатки сварочных трансформаторов. [2], стр. 51

Методические указания

Сварочный трансформатор ТД-500 предназначен для ручной дуговой и  механизированной сварки, резки и  наплавки металлов. Он представляет собой передвижной источник питания дуги, выполненный в однокорпусном исполнении с естественной вентиляцией. По способу регулирования сварочного тока он относится к трансформаторам с увеличенным магнитным рассеянием и раздвижными обмотками.

Трансформатор имеет магнитопровод, на обоих стержнях которого распо­ложены по две катушки: одна с первичной обмоткой, а вторая — со вторичной обмоткой. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно в нижней части сердечника, а катушки вторичной обмотки перемещаются по стержню с помощью винтовой пары. Сварочный ток регулируют изменением расстояния между пер­вичными и вторичными обмотками. При увеличении этого расстояния магнитный поток рассеяния возрастает, а сварочный ток уменьшается. Трансформаторы типа ТД имеют два диапазона сварочных токов: большие токи - при параллельных соединениях катушек первичной и вторичной обмоток, и малые токи — при последовательных  соединениях обмоток. При этом небольшая часть первичной обмотки отключается и этим повышают напряжение холостого хода, что обеспечивает устойчивое зажигание и горение дуги при малых токах.  Переключение   обмоток произво­дится одновременно пакетным переключателем. В каждом диапазоне ток плавно регулируют, изменяя расстояние между катушками первичной и вторичной обмо­ток.

Ход работы

1.   Ознакомиться с конструкцией трансформатора ТД-500.

2.   Изучить принцип действия трансформатора.

3.    Изобразить внешнюю характеристику трансформатора при диапазоне больших и малых токов.            

4.    Записать технические данные трансформатора (номинальное напряжение, напряжение холостого хода, номинальный сварочный ток, пре­делы регулирования сварочного тока, мощность, массу, габаритные размеры).

Контрольные вопросы:

1.    Назначение сварочного трансформатора ТД-500.

2.    Что собой представляет сварочный трансформатора ТД-500?

3.    К какому виду трансформаторов по способу регулирования сварочного тока относится трансформатор ТД-500?

4.    Как производится регулирование сварочного тока в трансформаторе типа  ТД-500?

Отчет по работе должен содержать:

1. Номер  работы, тему, цель работы, исходные материалы и  данные.

2. Используемую литературу и другие источники.

3. Описание конструкции трансформатора.

4. Принцип действия трансформатора.

5. Внешнюю характеристику трансформатора при диапазоне больших и малых токов.           

6. Технические данные трансформатора.

7. Вывод по работе.

Преподаватель                                                                       Брызгалова Е.А.

Дисциплина: Оборудование и технология сварочных работ

Лабораторная работа № 3

Тема: Изучение устройства сварочного выпрямителя.

Цель: Приобрести навыки по исследованию характеристик сварочного выпрямителя.

Исходные материалы и данные:

Сварочный выпрямитель ВД-306.

Литература:

1. Маслов  В.И. Сварочные работы - М: ПрофОбрИздат, 2002.

2. Милютин В.С., Катаев Р.Ф. Источники питания и оборудование для электрической сварки плавлением - М: Академия, 2010.

Состав задания: изобразить принципиальную схему сварочного выпрямителя и  охарактеризовать его режим работы.

Вопросы для повторения:

1.      Назначение сварочного выпрямителя. [1], стр. 54

2.      Классификация сварочных выпрямителей. [2], стр. 77

3.      Назвать режимы работы сварочных выпрямителей. [1], стр. 57

Методические указания

Сварочный выпрямитель это статический преобразователь энергии трехфазной сети переменного тока в энергию выпрямленного тока, которая используется для дуговой сварки. Выбор схемы выпрямителя зависит от области его применения.

Для ручной дуговой сварки штучными электродами обычно применяют сварочные выпрямители типа ВД (рис. 1). Основные узлы этих выпрямителей - это трехфазный сварочный трансформатор T1 и блок выпрямителей V₁ ... V₆. На магнитопроводе сварочного   трансформатора расположены первичная W₁ и вторичная W₂ обмотки на расстоянии   друг   от   друга,   что   обеспечивает   поток   рассеяния   Ф₃, необходимый для создания падающей ВАХ. Выпрямительный блок V₁ ... V₆   собран    по    трехфазной    мостовой    схеме,    которая    обеспечивает незначительную пульсацию амплитуды выпрямленного тока и высокую стабильность значения тепловой энергии, вводимой в свариваемый металл.

В режиме холостого хода сварочная цепь разомкнута, U_XX - 65...70 В.

В режиме нагрузки, когда горит дуга и идет формирование шва, сила тока при необходимости плавно регулируется за счет перемещения вторичных обмоток вдоль стержней магнитопровода трансформатора, для чего имеется механизм, рукоятка которого выведена на крышку кожуха выпрямителя.

В режиме короткого замыкания ток 1_КЗ = (1,1... 1,3) 1_Д, что достаточно для возбуждения дуги. Выпрямители ВД обладают хорошими техническими данными.

рис. 1. Принципиальная схема сварочного выпрямителя типа ВД.

Ход работы

1.   Назначение сварочного выпрямителя.

2.   Изучить конструкцию сварочного выпрямителя ВД-306.

3.   Изобразить принципиальную схему сварочного выпрямителя.

4.   Охарактеризовать режимы работы сварочного выпрямителя.

5.    Записать технические данные выпрямителя (номинальный сварочный ток,  номинальное рабочее напряжение, диапазон регулирования тока, к.п.д., первичная мощность, габариты, масса).

Контрольные вопросы:

1. Какая должна быть вольтамперная характеристика у выпрямителей
типа ВД?

2. Что должна обеспечивать трехфазная мостовая схема выпрямительного блока?

3. За счет чего регулируется сварочный ток в режиме нагрузки?

Отчет по работе должен содержать:

1. Номер  работы, тему, цель работы, исходные материалы и  данные.

2. Используемую литературу и другие источники.

3. Описание конструкции сварочного выпрямителя.

4. Принципиальную схему сварочного выпрямителя.

5. Режимы работы сварочного выпрямителя.

6. Технические данные сварочного выпрямителя.

7. Вывод по работе.

Преподаватель                                                                           Брызгалова Е.А.

Дисциплина: Оборудование и технология сварочных работ

Лабораторная работа № 4

Тема: Изучение устройства сварочного преобразователя генератора.

Цель: Приобрести навыки по исследованию характеристик сварочного преобразователя и генератора.

Исходные материалы и данные:

1. Сварочный преобразователь ПСО- 500.

2. Генератор ГСО- 500.

Литература:

1. Николаев А.А., Герасименко А.И. Электрогазосварщик - Ростов-на-Дону; Феникс, 2002.

Состав задания: изучить конструкцию сварочного преобразователя, устройство и принцип действия генератора.

Вопросы для повторения:

1. Назначение сварочного преобразователя. [1], стр. 64

2. Достоинства и недостатки сварочных преобразователей. [1], стр. 75

Методические указания

Сварочный преобразователь типа ПСО-500 состоит из генератора ГСО-500 и трехфазного асинхронного электродвигателя АВ-72-4, смонтированных в едином корпусе на колесах для перемещения по строительной площадке. Преобразователь предназначен для ручной дуговой сварки, полуавтоматической шланговой и автоматической сварки под флюсом. Грубое регулирование сварочного тока производят переключением секционированной последовательной обмотки генератора. Для этого на клеммовую доску генератора выведены один отрицательный и два положи­тельных контакта. Если необходим сварочный ток в пределах 120 - 350 А, то сварочные провода присоединяют к отрицательному и среднему положительному контактам. При работе на токах 350 - 600 А сварочные провода присоединяют к отрицательному и крайнему положительному контактам. Плавно регулируют сварочный ток реостатом, включенным в цепь обмотки независимого возбуждения. Реостат расположен на корпусе машины и имеет маховик с токоуказателем. Шкала имеет два ряда цифр, соответствующих подключаемым контактам: внутренний ряд - до 350 А и наружный ряд - до 600 А.

Генератор с размагничивающим действием последовательной обмотки возбуждения, включенной в сварочную цепь, имеет две обмотки: обмотку возбуждения и размагничивающую последовательную   обмотку. Обмотка   возбуждения   питается   либо   от основной   и  дополнительной   щеток,   либо   от   специального   источника постоянного тока (от сети переменного тока через селеновый выпрямитель). Магнитный поток Ф_н, создаваемый этой обмоткой, постоянен и не зависит от нагрузки генератора. Размагничивающая обмотка включена последовательно с обмоткой якоря так, что при горении дуги сварочный ток, проходя через обмотку, создает магнитный поток Ф_р, направленный против потока Ф_н. Следовательно, э.д.с. генератора будет индуцироваться результирующим магнитным потоком Ф_н - Ф_р. С уве­личением сварочного тока магнитный поток Ф_р возрастает, а результирующий магнитный поток Ф_н - Ф_р уменьшается. Как следствие, уменьшается индуцируемая э.д.с. генератора. Таким образом, размагничивающее действие обмотки обеспечивает получение падающей внешней характеристики генератора.

Сварочный ток регулируют переключением витков последовательной обмотки (грубая регулировка - два диапазона) и реостатом обмотки возбуждения (плавная и точная регулировка в пределах каждого диапазона). По такой схеме выпускаются генераторы ГСО-120, ГСО-300, ГСО-500, ГС-500.

рис. 1. Принципиальная схема сварочного генератора: а -  с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой; б - с самовозбуждением и размагничивающей последова­тельной обмоткой; Г - генератор; Р - реостат; НО - намагничивающая обмотка; РО - размагничивающая обмотка

Ход работы

1. Назначение сварочного преобразователя.

2. Изучить конструкцию сварочного преобразователя ПСО-500.

3. Изучить устройство и принцип действия сварочного генератора ГСО-500.

4. Изобразить принципиальную схему сварочного генератора.

5. Записать технические данные преобразователя (тип электродвигателя, мощность, частота вращения, кпд, габаритные размеры, масса).

Контрольные вопросы:

1.     Как производится регулирование сварочного тока у преобразователя ПСО-500?

2.     Какую внешнюю характеристику имеет генератор?

Отчет по работе должен содержать:

1. Номер  работы, тему, цель работы, исходные материалы и  данные.

2. Используемую литературу и другие источники.

3. Описание конструкции сварочного преобразователя.

4. Описание устройства и принципа действия сварочного генератора.

5. Принципиальную схему сварочного генератора.

6. Технические данные преобразователя.

7. Вывод по работе.

Преподаватель                                                                  Брызгалова Е.А.

Дисциплина: Оборудование и технология сварочных работ

Лабораторная работа №5

Тема: Изучение устройства полуавтомата для сварки в защитных газах.

Цель: Приобрести навыки по исследованию характеристик полуавтомата для сварки в защитных газах.

Исходные материалы и данные:

1. Сварочный полуавтомат.

2. Углекислый газ.

3. Электродная проволока.

Литература:

1. Казаков Ю. В. Сварка и резка материалов - М: Academia, 2002.

Состав задания: изучить принцип действия и устройство сварочного полуавтомата.

Вопросы для повторения:

1. Классификация сварочных полуавтоматов. [1], стр. 164

2. Достоинства и недостатки сварочных полуавтоматов. [1], стр. 169

3. Основные технические данные сварочных полуавтоматов. [1], стр. 170

Методические указания

Полуавтоматическую дуговую сварку можно выполнять под флюсом или в защитном газе. Конструкция полуавтомата при этом изменяется незначительно. При сварке под флюсом к держателю полуавтомата прикрепляется флюсовый бункер, а при сварке в защитном газе - газовое сопло.

В комплект установки для полуавтоматической сварки в углекислом газе входит переносной подающий механизм,  состоящий из электродвигателя, червячного редуктора, подающих роликов, токоподводящего мундштука и кассеты с электродной проволокой. Электродная проволока по гибкому специальному шлангу подается в держатель. В аппаратном ящике расположена пускорегулирующая аппаратура, входящая в электрическую схему установки. Углекислый газ из баллона через подогреватель с расходометром, осушитель и редуктор подается по резиновому шлангу в держатель. Сварочный ток от источника питания подводится к держателю по кабелю.

В процессе сварки электрическая дуга горит в защитном газе, вытесняющем воздух из зоны сварки и защищающем расплавленный металл от вредного влияния кислорода и азота воздуха.

Уход за установками. Сварочные  полуавтоматы в процессе эксплуатации следует ежедневно проверять перед началом работы:

1.   осматривать места подключения сварочных проводов (при обнаружении обгорания контактов - зачистить их и подтянуть);

2.   проверять состояние токоподвода;

3.   проверять работу пусковых кнопок на холостом ходу установки;

4.   осматривать подающие ролики и при износе заменять их новыми;

5.   проверять состояние газовой магистрали, а также шлангов для подвода и отвода воды; при необходимости - устранить обнаруженные не плотности;

6.   осматривать состояние источников питания сварочной дуги.

Ход работы

1.     Марка сварочного полуавтомата.

2.     Назначение сварочного полуавтомата.

3.     Устройство сварочного полуавтомата.

4.     Проверка сварочного полуавтомата перед началом работы.

5.     Принцип действия сварочного полуавтомата.

6.     Технические данные сварочного полуавтомата (диаметр
электродной проволоки, сварочный ток, скорость подачи проволоки, расход защитного газа, вес, габариты).

Контрольные вопросы:

1.     Назначение защитного газа.

2.     В какой защитной среде можно выполнять полуавтоматическую сварку?

3. Как изменится конструкция полуавтомата при сварке под флюсом и в среде защитного газа?

Отчет по работе должен содержать:

1. Номер  работы, тему, цель работы, исходные материалы и  данные.

2. Используемую литературу и другие источники.

3. Марку сварочного полуавтомата.

4. Описание конструкции полуавтомата.

5. Описание проверки полуавтомата перед началом работы.

6. Принцип действия сварочного полуавтомата.

7. Технические данные сварочного полуавтомата.

8. Вывод по работе.

    Преподаватель                                                                  Брызгалова Е.А.