Разработка установки для сварки дугой горящей в динамическом режиме

Объектом исследования является процесс сварки неплавящимся
электродом дугой, горящей в динамическом режиме. Предмет исследования – система импульсного питания сварочной дуги , горящей в динамическом режиме.Цель работы – анализ и разработка установки для сварки дугой, горящей в динамическом режиме на базе сварки неплавящимся электродом в аргоне. Создана действующая экспериментальная установка для сварки дугой горящей в динамическом режиме.

Введение ……………………………………………………………………………………………………. 17
1 Анализ современного состояния разработки установок для сварки в
динамическом режиме …………………………………………………………………………………. 20
1.1 Описание процесса сварки неплавящимся электродом в среде инертных
газов …………………………………………………………………………………………………………… 21
1.2 Строение дуги …………………………………………………………………………………….. 23
1.2.1 Статические характеристики дуги ……………………………………………………… 26
1.2.2 Динамические характеристики …………………………………………………………… 28
2 Разработка импульсной системы для питания дуги, горящей в
динамическом режиме …………………………………………………………………………………. 31
2.1 Требования к системе импульсного питания ……………………………………….. 33
2.2 Элементная база …………………………………………………………………………………. 35
2.3 Функциональная схема ……………………………………………………………………….. 37
2.4 Импульсное устройство………………………………………………………………………. 38
2.5 Функциональная схема электрической схемы управления для импульсного
устройства …………………………………………………………………………………………………… 39
3. Исследование электромагнитных процессов в импульсном устройстве .. 42
3.1 Использование программы MatLab для исследования процессов в сварке..
…………………………………………………………………………………………………………… 43
3.2 Построение схемы в программе MatLab………………………………………………. 44
3.3 Анализ результатов исследования процессов в MatLab ……………………….. 46
4. Реализация системы для питания дуги, горящей в динамическом режиме ..
…………………………………………………………………………………………………………… 49
4.1 Расчёт и выбор элементов силовой части ……………………………………………. 49
4.2 Силовая часть …………………………………………………………………………………….. 50
4.3 Общая схема управления ……………………………………………………………………. 51
4.4 Импульсное устройство………………………………………………………………………. 52
4.5 Схема управления импульсным устройством ………………………………………. 52
5. Экспериментальная часть……………………………………………………………………. 57
6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережения 62
6.1 Предпроектный анализ ……………………………………………………………………….. 62
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………….. 62
6.1.2 Анализ конкурентных технических решений ……………………………………… 63
6.1.3 SWOT – анализ ………………………………………………………………………………….. 64
6.2 Определение возможных альтернатив проведения научных исследований
…………………………………………………………………………………………………………… 66
6.3 Планирование научно-исследовательских работ …………………………………. 67
6.3.1 Структура работ в рамках научного исследования ……………………………… 67
6.3.2. Определение трудоемкости выполнения работ ………………………………….. 67
6.3.3 Разработка графика проведения научного исследования …………………….. 68
6.3.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………………………. 72
6.3.5 Расчет материальных затрат НТИ ………………………………………………………. 72
6.3.6 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ …………………………………………………………………………. 73
6.3.7 Основная и дополнительная заработная плата исполнителей темы……… 73
6.3.8 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) …………… 75
6.3.9 Накладные расходы……………………………………………………………………………. 76
6.3.10 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта … 76
6.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования …………………………. 77
7. Социальная ответственность ………………………………………………………………. 80
7.1 Анализ выявленных вредных факторов проектируемой производственной
среды …………………………………………………………………………………………………………… 81
7.1.1 Электромагнитные поля в производственных помещениях…………………. 81
7.2 Производственный шум ……………………………………………………………………… 84
7.3 Освещенность рабочей зоны ……………………………………………………………….. 85
7.4 Микроклимат в помещении ………………………………………………………………….. 89
7.5 Анализ выявленных опасных факторов проектируемой производственной
среды …………………………………………………………………………………………………………… 91
7.5.1 Факторы электрической природы ………………………………………………………. 91
7.5.2 Факторы пожарной и взрывной природы ……………………………………………. 97
7.6 Охрана окружающей среды ………………………………………………………………… 99
7.7 Защита в ЧС ……………………………………………………………………………………… 100
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 103
Список литературы ………………………………………………………………………………….. 104
Приложение А …………………………………………………………………………………………. 107

В рамках данного раздела были рассмотрены вопросы соблюдения прав
персонала на труд, выполнения требований к безопасности и гигиене труда, к
промышленной безопасности, охране окружающей среды и ресурсосбережению,
при выполнении работ в 112 аудитории 16а корпуса ТПУ выполняемых
лаборантом. На основании данных исследований были проанализированы
вредные и опасные производственные факторы, влияющие на лаборантов в
процессе их работы, такие как, отклонения микроклимата, неправильное
освещение рабочего места, излучения мониторов, производственные шумы,
возможность поражения электрическим током, а также следствие влияния этих
факторов на работающего в виде переутомляемости или профессиональных
заболеваний, рассмотрено оформление временной нетрудоспособности на
предприятии. С учетом этого приведены рекомендации по организации рабочего
места оператора, позволяющие повысить производительность труда и свести к
минимуму вероятность профессионального заболевании.
Заключение

В результате исследований, проведенных в данной работе на базе
известной научной информации и собственных результатов экспериментов
разработаны методики снятия осциллограмм тока и напряжения дуги, горящей в
динамическом режиме.
Из экспериментальной части следует что данный способ сварки является
перспективным направлением для дальнейшего развития и улучшения
имеющихся технологических свойств.
Созданная система питания дуги для сварки в динамическом режиме
планируется для сварки изделий малых толщин и корневых слоёв.

1.Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т./Ред. С 24 кол.:
Г.А.Николаева (пред.) и др. – М.: Машиностроение, 1978 – – Т.2/ Под ред. А.И
Акулова. 1978 г – 462с.
2.М. А. Федулова. Физико-химические процессы в сварочной дуге.
Учебное пособие
2009 г – 7с.
3.Юхин Н.А. – Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в
защитных газах. 2007 г. 20с.
4.Браткова О.Н. Источники питания сварочной дуги (1982) – 34с.
5.Ицкохи Я.С., Овчинников Н.И. Импульсные и цифровые устройства.
– М.: Советское радио. 1972. – 592 с.
6.Славин Г.А., Столпнер Е.А., Некоторые особенности дуги питаемой
кратковременными импульсами тока // Сварочное производство.-1967г.-№2. – С.
3-5
7.Шустов М.А. Практическая схемотехника 3. Преобразователи
напряжения (2002) – 64с.
8.Пат. РФ 2294269, МПК В23К 9/09, Н03К 3/53. Устройство для
формирования импульсов сварочного тока. Князьков А.Ф., Князьков С.А., Лолю
Я.С., Проняев А.Б. – Заявл. 27.10.2005.
9.Бертинов А.И., Мизюрин С.Р., Сериков В.А., Геворкян Р.Л.
Энергетика процесса заряда конденсатора от генератора переменного тока через
выпрямитель. // Электричество. – 1967. – №8.- С. 54-61
10. Бертинов А.И., Мизюрин С.Р., Ермилов М.А., Сериков В.А., Хомин
В.Д. К расчету главных размеров синхронного генератора работающего на
импульсную нагрузку. // Электричество. – 1968. – №12. – С. 29-34.
11. http://www.radioradar.net/hand_book/documentation/ind_emk.html-
Индуктивности и емкости.
12. Легостаев В.А., Пентегов И.В. Энергетические характеристики
индуктивных накопителей для сварки. // Автоматическая сварка. – 1973. – №3. –
С. 35-39
13. Пентегов И. В. Сравнительный анализ моделей динамической
сварочной дуги / И. В Пентегов, В. Н. Сидорец // Автоматическая сварка. – 1989.
– № 2. – С. 33–36.
14. Зайцев А.И., Князьков А.Ф. О формировании импульсов тока.
Доклады к 1-ой конференции по автоматизации производства. Томск. – 1969. –
С. 97 – 104.
15. Бучинский В.Н. Стабильность горения дуги при сварке в смесях
аргона с углекислым газом и кислородом. // Автоматическая сварка. – 1982. – №6.
– С. 69.
16.СанПиН 2.2.4.1191-03 Электромагнитные поля в производственных
условиях.
17. Харчевникова. Е.А. Болотов С.В. Магнитные поля при сварке и
защита от их воздействия // Вестник Белорусско-Российского университета –
2008 – №2 – С. 159.
18. СанПиН2.2.2/2.4.1340-03″Гигиеническиетребованияк
персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы” (с
изменениями на 21 июня 2016 года).
19. ГОСТ 12.1.003-2014 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.
20. СанПиН 2.2.4.3359–16. Санитарно-эпидемиологические требования
к физическим факторам на рабочих местах.
21. СП 52.13330.2016 Естественное и искусственное освещение.
Актуализированная редакция СНиП 23-05-95.
22. НазаренкоО.Б.Безопасностьжизнедеятельности.Расчёт
искусственного освещения. Методические указания. ТПУ. 2008. С 11.
23. ГОСТ Р 2.2.2006–05. Руководство по гигиенической оценке факторов
рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда.
24. ГОСТ12.1.005-88ССБТ.Общиесанитарно-гигиенические
требования к воздуху рабочей зоны.
25. ГОСТ 12.1.019-2017 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования
и номенклатура видов защиты.
26. ГОСТ12.1.038-82ССБТЭлектробезопасность.Предельно
допустимые значения напряжений прикосновения и токов.
27. ГОСТ 12.2.007.0-75ССБТ. Изделия электротехнические. Общие
требования безопасности.
28. ППБ 01-03. Правила пожарной безопасности в Российской
Федерации. Охрана окружающей среды: Учеб для техн. вузов / С.В. Белов, Ф.А.
Барбинов, А.Ф. Козьяков и др.; Под ред. С.В. Булова, 2-е изд., испр. и доп. – М.:
Высш. шк., 1991. – 319 с.