Исследовательская работа на конференцию профессия без границ
проект на тему

МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

«ПРОФЕССИЯ БЕЗ ГРАНИЦ»

Секция 2 «Математические и технические науки: проблемы и перспективы»

           СИНЕРГЕТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СВАРОЧНЫМИ ПРОЦЕССАМИ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ      ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Иванов Евгений Иванович

                                                       Преподаватель спецдисциплин по направлению:

                                           «Оборудование и технология сварочного производства»

                                                       Учебное заведение: Канашский Транспортно-энергетический

                                                       техникум.

2014 г.

СИНЕРГЕТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СВАРОЧНЫМИ ПРОЦЕССАМИ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ НОВОГО

 ПОКОЛЕНИЯ

Иванов Евгений Иванович

Преподаватель спецдисциплин по направлению: «Оборудование и технология сварочного производства»

Канашский транспортно-энергетический техникум

                Сварка на сегодняшний день, наиболее широко распространённый технологический процесс, который применяется не только практически во всех отраслях промышленности, но и при монтаже, ремонтных работах, а также в быту. Для решения современных технологических задач требуется высококачественной профессиональное сварочное оборудование. Его применение обуславливается возросшими требованиями к качеству швов сварных соединений, широкой номенклатурой основных и сварочных материалов и адаптацией сварочных источников к принципиально новым условиям работы роботизированных технологических комплексов. В век цифровых технологий управление сварочными процессами уже немыслимо с применением устаревших принципов регулирования режимами сварки, процессами зажигания дуги, стабилизации её горения и переноса расплавленного электродного металла в жидкий расплав сварочной ванны. Существовавшие ранее источники питания сварочной дуги обладали низким коэффициентом полезного действия, имели значительные массогабаритные характеристики, а, самое главное, у них неудовлетворительная динамическая характеристика. В результате их применения от исполнителя требовалась достаточно высокая квалификация за ведением процесса сварки и своевременное принятие корректирующих мер при колебаниях входного напряжения и других внешних параметров для обеспечения высокого качества сварки. Кроме того, применение этих источников неэкономично с точки зрения энергопотребления и доставки их к местам производства работ.

              В наступившем веке бесспорным лидером в производстве сварочной техники становятся инверторные источники питания. В отличие от традиционных источников, у которых понижающий трансформатор работал на частоте 50 Гц, в инверторных источниках частота работы сварочного понижающего трансформатора возросла до 50 000Гц и более. Здесь уже применяется принципиально новый подход: сначала переменный ток промышленной частоты преобразуется в постоянный, затем при помощи специального электронного ключа, выполненного на тиристорах или мощных высоковольтных транзисторах постоянный ток преобразуется в переменный ток высокой частоты. С увеличением частоты удалось значительно уменьшить размеры сварочного трансформатора и уменьшить его массу. Например, обычный сварочный выпрямитель при токе 300 А имел массу трансформатора около 150-200 кг, у инверторного аппарата его масса составила уже 1,5-3,0 кг. При работе трансформатора инверторного источника на столь высокой частоте удалось значительно снизить потери, уменьшить реактивную составляющую, снизить пульсации после выпрямления выходным выпрямителем и тем самым повысить динамическую характеристику и стабильность горения дуги. Инверторный источник состоит из следующих узлов:

Функциональная электрическая схема инверторного источника питания:
1 — выпрямитель сетевой; 2 — фильтр; 3 — инвертор; 4 — трансформатор; 5 — выпрями-тель выходной; 6 — дроссель.

             Источники сварочного тока инверторного типа позволяют перейти с аналогового управле-ния на цифровое управление с помощью микропроцессоров, что позволяет решать многие технологические задачи при организации процесса сварки: дистанционное управление, программирование режима, управление процессом переноса металла, форсаж дуги, «горячий старт», автоматическая заварка кратера, поддержание силы тока и напряжения дуги неизменными при значительных колебаниях длины дуги и наклона электрода, изменение наклона вольтамперной характеристики («электронный дроссель»), «антипримерзание» электрода и автоматическое определение диметра электрода (сварочной проволоки) и положения в пространстве сварного шва. Согласитесь, разве можно было реализовать эти функции в традиционных электромагнитных источниках? Ответ однозначен – нет!

              Всё это может быть реализовано введением обратных связей (по току и напряжению) между объектом сварки (электрод-дуга-основной металл) и инверторным ключом:

              Кроме того, инверторный аппарат сам определяет величину входного напряжения сети и стабилизирует процесс сварки при значительных его колебаниях (встроенный стаби- лизатор входного напряжения и частоты).

              Таким образом, инвертор обладает рядом преимуществ: технических и технологи-ческих, которые позволяют занять ему достойную нишу в огромном семействе сварочных источников.

Преимущества инверторных источников питания

Технические

• высокий КПД - 85-95%;
• идеальный коэффициент мощности - 0,99;
• минимальный расход дефицитных электротехнических материалов;
• широкий диапазон регулирования параметров режима - от нескольких ампер до сотен и тысяч;
• продолжительность нагрузки источников питания в рабочем диапазоне режимов сварки - до 80%;
• возможность параллельной работы источников на единую нагрузку;
• плавная регулировка сварочного режима в широком диапазоне токов и напряжений;
• дистанционное управление источником;
• минимальные потери электрической энергии в сварочных кабелях и соединительных элементах;
• удобство переноски и доставки источника к месту сварки;
• небольшие габариты и масса;
• высокий уровень электробезопасности за счет двойной изоляции.

Технологические

• сварка покрытыми электродами любых марок на постоянном и переменном токе;
• универсальность внешней статической характеристики, обеспечивающей ручную дуговую сварку покрытым электродом, неплавящимся - в среде аргона, механизированную плавящимся электродом в защитных газах;
• стабильность зажигания дуги за счет высокого Uxx и осцилляции;
• возможность сварки короткой дутой, уменьшающей энергопотери и улучшающей качество сварного соединения благодаря уменьшению зоны термического влияния;
• качественное формирование шва во всех пространственных положениях;
• минимальное разбрызгивание при сварке;
• нет залипания ("примерзания") электрода при окончании сварки;
• возможность исключить магнитное дутье при сварке на постоянном токе;
• сварка трудносвариваемых сталей и сплавов;
• возможность сварки сложных металлоконструкций сварщиками недостаточно высокой квалификации.

             Синергетическое управление сварочным процессом используется при сварке проволокой — в том числе алюминиевой — и основано на технологии управления формой эпюры сварочного тока Waveform Control. Синергетическое управление позволяет сварщику сосредоточиться исключительно на ведении шва, не требуя применения специальной тех-ники сварки при смене пространственных положений, колебаниях вылета электрода и других изменениях условий сварки. Процесс настройки источника под выполнение конкретной опе-рации заключается в выборе необходимой синергетической программы на панели механизма подачи и задания требуемой скорости подачи проволоки

             Для реализации быстрой адаптации к современному оборудованию и технологиям сварочного производства студентов по профессии «Электрогазосварщик» и техников по специиальности «Сварочное производство» в нашем техникуме созданы все условия: име-ются современные синергетические инверторные сварочные выпрямители американской фирмы «Линкольн-Электрик», необходимая литература и наглядные пособия, в учебном плане для изучения оборудования нового поколения отведено не менее 40 часов, рас-пределенных по всем профессиональным модулям основной профессиональной образова-тельной программы.

              Кроме того, при прохождении практики, студенты работают на этих аппаратах, при-обретая опыт их эксплуатации и обслуживания.

              Благодаря синергетике стало возможным широкое внедрение передовых процессов импульсного переноса металла: STT, УКП, ВКЗ при механизированной сварке проволокой сплошного сечения в среде защитных газах, которые значительно снижают разбрызгивание и потери электродного металла, делают процесс сварки практически «бездымным», а, за счёт снижения тепловложения в сварочную ванну, позволяют уменьшить сварочные деформации и внутренние напряжения в сварных конструкциях.

Новым сварочным технологиям – высокоэффективное прогрессивное сварочное обору-дование!

Список использованной литературы:

1. Каталог сварочного оборудования  фирмы «Lincoln-Electric».
2. Чернышов Г. Г. «Справочник газосварщика и газорезчика».- М: ОИЦ «Академия», 2010.
3. Чернышов Г. Г. «Основы теории сварки и термической резки металлов».- М: ОИЦ « Ака-демия», 2010.
4. Юхин Н. А. Механизированная  дуговая сварка плавящимся электродом в защитных газах- иллюстрированное пособие сварщика.- М.: издательство СОУЭЛО, 2008.
5. Информационный сайт «Svarkainfo.ru»: http://www.svarkainfo.ru/rus/technology/dugsvar