Електрозварювальні установки

 

Питома витрата електроенергії на електроплавлення визначається за формулою, кВт*год/кг,

,                 (3.2)

 

де η – коефіцієнт корисної дії джерела живлення; С - коефіціент, що враховує втрати холостого ходу джерела живлення; U - напруга зварювальної дуги, В; - коефіцієнт наплавлення.

Коефіцієнт С при змінному струмі і при живленні апарата через зварювальний трансформатор і відключенні його на холостому ходу може бути прийнятий рівним одиниці; на постійному струмі С=1,17.

Коефіцієнт наплавлення kн приймається:

 = 6-18 г/(А-ч) при електрозварюванні на змінному струмі електродами з товстим покриттям;

 =11-24 г/(А-ч) при автоматичному електрозварюванні під флюсом.

У таблиці 3.1 приведена витрата електроенергії при ручному дуговому електрозварюванні та електрошлаковому зварюванні на 1 кг наплавленого металу. Приведені питомі витрати електроенергії при зварюванні на постійному струмі отримані при використанні машинних перетворювачів. При використанні зварювальних випрямлячів замість машинних перетворювачів питомі витрати електроенергії знижуються за рахунок більш високого ККД випрямлячів і зменшення потужності холостого ходу. У табл. 3.2 приведені питомі витрати електроенергії для різних процесів контактного електрозварювання.

Основні заходи щодо зниження питомих витрат електроенергії на зварювання:

 - оптимальний вибір способу електрозварювання;

 - усунення або скорочення холостого ходу зварювальних агрегатів; 

 - вдосконалення технології електрозварювання.

Таблиця 3.1 - Питома витрата електроенергії при зварюванні

Рід струму і спосіб зварювання		Питома витрата електроенергії, кВт год / кг
Змінний струм:
Ручне дугове зварювання	однофазна схема	3,5-3,8
	трифазна схема	2,65-3,0
Автоматичне і напівавтоматичне зварювання під флюсом		2,8-3,5
Електрошлакове зварювання		1,8-2,4
Постійний струм:
Ручне дугове зварювання	Однопостова схема	5,0-6,5
	Багатопостова схема схема	8,0-9,0
Автоматичне і напівавтоматичне зварювання під флюсом		4,2-6,0
Автоматичне і напівавтоматичне зварювання в середовищі вуглекислого газу		2,2-3,2

 

Покращення способу електрозварювання здійснюється слідуючим чином.

1. Переведення зварювання з постійного на зміннний струм, що може дати зниження питомих витрат електроенергії на 1 кг наплавленого металу:

- для ручного дугового зварювання - 2,9 кВт*год/кг,

- для автоматичного і напівавтоматичного зварювання під флюсом - 2,0 кВт*год/кг.

Таблиця 3.2 - Питома витрата електроенергії при контактному зварюванні

Стикове електрозварювання оплавленням Стикове електрозварювання оплавлением
Площа попе-речного пере-тину (місця зварювання), мм^2	Витрата електроенергії на зварювання одного стику, кВт*год	Площа поперечного перетину в місці зварювання, мм^2	Витрата електроенергії на зварювання одного стику, кВт*год
100 200 300 500	0,024 0,06 0,06 0,125	1000 1500 2000 2500	0,4 0,825 1,275 1,725
Точкове електрозварювання на автоматичних машинах електрозварювання на автоматичних машинах
Сумарна товщина листів, що зварюються, мм	Витрата електроенергії на 100 точок, кВт*год	Сумарна товщина листів, що зварюються, мм	Витрата електроенергії на 100 точок, кВт*год
2 4 6 0,5 1,0 1,5	0,04 0,08 0,13 0,04-0,08 0,08-0,14 0,1-0,2	8 10 12 2 3 4	0,23 0,38 0,62 0,12-0,24 0,25-0,5 0,5-0,1

 

2. Заміна ручного дугового зварювання механізованими й автоматизованими способами зварювання забезпечує зниження питомих витрат електроенергії на 1 кг наплавленого металу при змінному струмі на 0,17 кВт*год/кг і при постійному струмі на 0,65 кВт*год/кг; заміна ручного дугового зварювання на точкове контактне зварювання вимагає конструктивних змін виробів, що зварюються, і установки спеціальних зварювальних машин. Різке підвищення продуктивності зварювання і значне зниження витрати електроенергії, як правило, окупають витрати, пов'язані зі зміною технології зварювання. Ефективність переходу на точкове контактне зварювання оцінюється зниженням витрати електроенергії в 2-2,5 рази. Заміна ручного дугового зварювання на контактне шовне зварювання знижує витрату електроенергії на 15%.

3. Усунення або скорочення холостого ходу зварювальних агрегатів, що забезпечує річну економію електроенергії в розмірі 6-20 тис. кВт*год на рік на кожну установку.

4. Удосконалення технології електрозварювання:

 

4.1 Правильний вибір електродів. Застосування електродів із покриттям, в яке введений залізний порошок, дозволяє значно збільшити силу зварювального струму, підвищити продуктивність праці і знизити питому витрату електроенергії. Ці електроди дозволяють збільшити коефіцієнт наплавлення до 12- 20 р/ (А -ч), тобто знизити питомі витрати електроенергії приблизно на 8%. Застосування рутилових електродів підвищує продуктивність праці на 12% і поліпшує якість зварювальних швів. Приблизна економія електроенергії в цьому випадку досягає 10%. Заміна електродного суцільного дроту на порошковий підвищує продуктивність праці на 10-15% і знижує питому витрату електроенергії на 8-12%.

4.2 Механізація й автоматизація зварювальних процесів. Застосування напівавтоматичного й автоматичного зварювання в середовищі вуглекислого газу забезпечує високу продуктивність за рахунок глибокого проплавлення основного металу і малої частки зварювального дроту в металі зварювального шва (таблиця 3.3). Автоматичне дугове зварювання під флюсом є найбільш поширеним способом зварювання. Для підвищення продуктивності і зниження питомих витрат електроенергії застосовують присадку у флюсі у виді металевого порошку, металевої стружки або рубаного дроту. Використовується збільшення густини зварювального струму. Все це дозволяє знизити питому витрату електроенергії на 30-40%. Для попередніх розрахунків ефективності можна користуватися даними зміни коефіцієнта наплавлення (таблиця 3.4), маючи на увазі, що питомі витрати електроенергії змінюються обернено пропорційно зміні цих коефіцієнтів.

4.3 Застосування електрошлакового зварювання. Електрошлакове зварювання на змінному струмі застосовуються для з'єднання деталей товщиною більше 30-40 мм. Відсутність відкритої дуги при електрошлаковому зварюванні забезпечує стійкість процесу на змінному струмі і найбільш повне використання електроенергії.

Таблиця 3.3 - Порівняльні дані, отримані при переході від ручного дугового зварювання на постійному струмі до напівавтоматичного

Електрозварювання	Встановлена потужність, %	Питома витрата енергії, %	Швидкість зварювання, %
Ручне дугове на постійному струмі (однопостовий генератор)	100	100	100
Напівавтоматичне в середовищі вуглекислого газу	250	55	300

 

Таблиця 3.4 - Коефіцієнт наплавлення для різних способів зварювання

Зварювальний струм, А	Коефіцієнт наплавлення, г/(А∙ч)
	Ручне дугове зварювання	Зварювання під флюсом, постійний струм	Зварювання під флюсом, змінний струм
200	6	11	—
300	—	14	15
400	—	16,5	18
500	—	20	21
600	18	23	24