Источники питания для сварки - Российский государственный

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
НЕФТИ И ГАЗА (Национальный Исследовательский Университет)
имени И.М. ГУБКИНА
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
_____________________ Кошелев В.Н.
«____» _____________ 2016г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ СВАРКИ
Направление подготовки
15.03.01 МАШИНОСТРОЕНИЕ
Профили подготовки
«Оборудование и технология сварочного производства»
Квалификация выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
Москва 2016
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью данного курса является ознакомление студентов с источниками
питания, применяемыми в производстве сварных конструкций. Основными
задачами дисциплины являются:
Приобретение студентами знаний по связи характеристик источников питания
с характеристиками их воздействия на свариваемое изделие, с устойчивостью
системы “источник питания – дуга – свариваемое изделие”.
Изучение способов регулирования параметров сварочной дуги при действии
различных возмущений, способов формирования вольтамперной характеристики
источника питания.
Формирование умения определять назначение источника по его аббревиатуре
и выбирать для конкретного технологического процесса наиболее подходящий
источник питания.
Изучение
типов
и
конструкций
различных
источников
питания:
трансформаторов, выпрямителей, генераторов, инверторных источников питания.
Знания, полученные при изучении данной дисциплины необходимы при
выполнении дипломного проекта и в практической деятельности инженера. Они так
же являются базой для магистерской подготовки по направлению “Оборудование и
технология сварочного производства” и кадров высшей квалификации.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВО
Дисциплина
«Источники
питания
для
сварки»
представляет
собой
дисциплину профилизации профессионального цикла и относится к программе
«Оборудование и технология сварочного производства». Дисциплина базируется на
курсах цикла естественнонаучных дисциплин, входящих в модули Математика,
Физика, и курсов Теоретические основы электротехники , Теория сварочных
процессов , читаемых в 1-5 семестрах.
3.
КОМПЕТЕНЦИИ
ОБУЧАЮЩЕГОСЯ,
ФОРМИРУЕМЫЕ
В
РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует
следующие
общекультурные
(ОК),
общепрофессиональные(ОПК)
и
2
профессиональные (ПК) компетенции при освоении ООП ВО, реализующей ФГОС
ВО:
- способностью использовать основы философских знаний для формирования
мировоззренческой позиции (ОК-1);
-
способностью
анализировать
основные
этапы
и
закономерности
исторического развития общества для формирования гражданской позиции (ОК-2);
- способностью использовать основы экономических знаний в различных
сферах деятельности (ОК-3);
- способностью использовать основы правовых знаний в различных сферах
деятельности (ОК-4);
- владением основными методами, способами и средствами получения,
хранения, переработки информации (ОПК-3);
- умением применять современные методы для разработки малоотходных,
энергосберегающих и экологически чистых машиностроительных технологий,
обеспечивающих безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от
возможных последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий; умением
применять способы рационального использования сырьевых, энергетических и
других видов ресурсов в машиностроении (ОПК-4);
-
способностью
к
систематическому
изучению
научно-технической
информации, отечественного и зарубежного опыта по соответствующему профилю
подготовки (ПК-1);
-
умением
обеспечивать
моделирование
технических
объектов
и
технологических процессов с использованием стандартных пакетов и средств
автоматизированного проектирования, проводить эксперименты по заданным
методикам с обработкой и анализом результатов (ПК-2);
- способностью обеспечивать техническое оснащение рабочих мест с
размещением технологического оборудования; умением осваивать вводимое
оборудование (ПК-13);
-
способностью
участвовать
в
работах
по
доводке
и
освоению
технологических процессов в ходе подготовки производства новой продукции,
проверять качество монтажа и наладки при испытаниях и сдаче в эксплуатацию
новых образцов изделий, узлов и деталей выпускаемой продукции (ПК-14);
3
-
умением
проверять
техническое
состояние
и
остаточный
ресурс
технологического оборудования, организовывать профилактический осмотр и
текущий ремонт оборудования (ПК-15);
- умением проводить мероприятия по профилактике производственного
травматизма и профессиональных заболеваний, контролировать соблюдение
экологической безопасности проводимых работ (ПК-16);
- умением выбирать основные и вспомогательные материалы и способы
реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные
методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий
машиностроения (ПК-17);
- умением применять методы стандартных испытаний по определению
физико-механических свойств и технологических показателей используемых
материалов и готовых изделий (ПК-18);
-
умением
составлять
техническую
документацию
(графики
работ,
инструкции, сметы, планы, заявки на материалы и оборудование) и подготавливать
отчетность по установленным формам, подготавливать документацию для создания
системы менеджмента качества на предприятии (ПК-21);
- готовностью выполнять работы по стандартизации, технической подготовке
к сертификации технических средств, систем, процессов, оборудования и
материалов,
организовывать
метрологическое
обеспечение
технологических
процессов с использованием типовых методов контроля качества выпускаемой
продукции (ПК-23);
-
умением
составлять
заявки
на
оборудование
и
запасные
части,
подготавливать техническую документацию на ремонт оборудования (ПК-26).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать
следующие результаты образования:
Студент должен знать:
- основные физические и химические процессы, происходящие в сварочной
дуге (ПК-14, ПК-18);
- основные принципы работы источников питания сварочной дуги различных
типов (ОПК-4, ПК-23, ПК-26);
4
- общие свойства и характеристики источников питания для дуговой сварки
(ПК-23, ПК-26);
-
правила
используемого при
безопасной
эксплуатации
электросилового
оборудования
сварке нефтегазовых сооружений( ПК-16, ПК-21).
Студент должен уметь:
- используя знания, полученные в рамках различных курсов, сформулировать
требования к характеристикам источников питания применяемых для различных
технологических процессов (ПК-13, ПК-14, ПК-17);
-
правильно
выбрать
необходимое
технологическое
оборудование
в
соответствии с поставленной задачей и условиями работы (ПК-13, ПК-14, ПК-15,
ОПК-4);
-
определить
техническое
состояние
и
подготовить
технологическое
оборудование для выполнения конкретной задачи (ПК-13, ПК-14, ПК-15);
- выбрать параметры режима, осуществить управление технологическим
процессом сварки, позволяющим получить качественное сварное соединение (ПК14, ПК-18);
Студент должен владеть:
- навыками работы с основными российскими и зарубежными источниками
питания и технологическим оборудованием для сварки различных материалов (ПК23, ПК-26);
- программным обеспечением позволяющим осуществить оптимальный выбор
источника питания и вспомогательного оборудования исходя из выбранного
технологического процесса и реальных условий эксплуатации (ОПК-4, ПК-13, ПК14, ПК-21) ;
- основными правилами для безопасной эксплуатации источников питания и
технологического оборудования для сварки (ПК-16).
5
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Раздел (темы)
дисциплины
Введение. Развитие
источников питания
для дуговой сварки
плавлением.
Изобретение
электрической дуги и
дуговой сварки
принадлежит России.
Электрическая
сварочная дуга.
Общие
характеристики и
свойства источников
питания.
Классификация и
технические
требования к
источникам питания.
Сварочные
трансформаторы.
Источники питания
постоянного тока.
Специализированные
8
8
Неделя семестра
№
п/п
Семестр
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 72 часа.
1-2
3
Виды учебной
работы, включая
самостоятельную
работу студентов
и трудоемкость (в
часах)
Л
ЛР ПЗ СР
(С)
2
1
2
1
0
0
6
4
Коды
компетенций
Формы
текущего
контроля
успеваемости
(по неделям
семестра)
Форма
промежуточн
ой
аттестации
(по
семестрам)
ОК-1, 4;
ПК- 13,14,15,
18, ОПК-4
ОК-1, 4;
ПК- 13,14,15,
18, 21; ОПК-4
ОК-1,2,3;
ПК- 13,14,15,
18, 21,23;
ОПК-4
Защита ЛР
8
4
1
1
0
6
8
5-6
2
2
0
4
ОК-1, 4; ОПК-4;
ПК- 14, 15, 21,
23, 26.
Защита ЛР
8
7-8
2
2
0
4
ОК-1, 4; ОПК-4;
ПК- 14, 15, 21,
23, 26.
Защита ЛР
8
9
1
1
0
6
8
10
1
1
0
4
8
11
1
1
0
6
ПК- 14, 15, 21,
23
ОК-1, 4; ОПК-4;
ПК- 14, 15, 21,
26.
ПК- 13, 15, 21,
Защита ЛР
Защита ЛР
Защита ЛР
6
источники питания.
9.
Дополнительное
оборудование.
Итого:
8
12
1
1
0
8
8
12
12
12
0
48
26.
ОПК-4
ПК- 13, 15, 16,
ОПК-4
Защита ЛР
ЭКЗАМЕН
4.1. Содержание разделов дисциплины
1.
Введение. Развитие источников питания для дуговой сварки
плавлением.
Термины и определения.
2. Изобретение электрической дуги и дуговой сварки принадлежит России.
3. Электрическая сварочная дуга.
Общие сведения. Образование дуги. Физические процессы в дуге. Строение
сварочной дуги. Распределение потенциала по длине дуги. Магнитное поле сварочной
дуги. Процессы переноса электродного металла в дуге. Характеристики сварочной
дуги: статическая ВАХ дуги, динамическая ВАХ дуги. Тепловая мощность дуги.
Классификация сварочных дуг. Требования к источникам питания сварочной дуги.
4. Общие характеристики и свойства источников питания.
4.1 Источник питания как электротехническое устройство для питания дуги
электрическим током. Статические ВАХ источников питания. Динамические ВАХ
источников питания. Устойчивость работы источников питания при возмущениях по
дуге. Процессы саморегулирования по длине дуги.
4.2 Источник питания как система управления параметрами режима и
процессами в дуге. Устройства зажигания дуги. Системы стабилизации процесса
горения. Способы формирования и изменения формы ВАХ источника питания.
Системы управления процессами электродного металла в дуге. Системы управления
формированием сварного шва.
4.3 Источник питания как информационно-управляющая и контролирующая
система.
5. Классификация и технические требования к источникам питания
7
Единая система классификация и обозначения источников питания. Режимы
работы источников питания. Технические характеристики источников питания: для
сварки неплавящимся электродом в инертных газах; для ручной дуговой сварки
покрытым электродом; для механизированной сварки плавящимся электродом в
защитных газах для автоматической сварки под флюсом; для электрошлаковой
сварки.
6. Сварочные трансформаторы
Свойства сварочной дуги переменного тока. Конструктивные особенности
сварочных трансформаторов. Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием.
Трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием. Трансформаторы с фазовым
регулированием. Конструкции трансформаторов ТДМ, ТДФ, “Русич”. Трехфазные
сварочные
трансформаторы.
Трансформаторы
для
электрошлаковой
сварки.
Достоинства и недостатки сварочных трансформаторов.
7. Источники питания постоянного тока
7.1 Сварочные агрегаты и преобразователи. Их конструктивные особенности
и классификация. Сварочные генераторы – источники сварочного тока в агрегатах и
преобразователях. Конструкция сварочного генератора и принцип его действия.
Генератор с независимой обмоткой возбуждения. Генератор с самовозбуждением.
Генератор с расщепленными полюсами. Вентильные генераторы. Достоинства и
недостатки сварочных агрегатов АДД, АДБ и сварочных преобразователей ПСО,
ПСГ и ПСУ.
7.2 Сварочные выпрямители. Конструктивные особенности и классификация
сварочных выпрямителей. Полупроводниковые приборы – диоды. Однофазные
сварочные выпрямители. Неуправляемые сварочные выпрямители. Трехфазные
выпрямители, управляемые трансформатором с секционированными обмотками.
Трехфазные
выпрямители,
управляемые
трансформатором
с
увеличенным
магнитным рассеянием. Конструктивные особенности сварочных выпрямителей
типа ВС, ВД, ВДГ.
7.3
Универсальные
сварочные
выпрямители.
Управляемые
сварочные
выпрямители. Их конструктивные особенности. Тиристоры, высокоамперные диоды
и модули.
8
Принципы формирования вольтамперной характеристики в выпрямителях с
тиристорным
блоком.
Выпрямители
с
тиристорным
регулированием.
Конструктивные особенности выпрямителей типа ВДУ.
7.4 Инверторные и конверторные системы питания. Конструкция источников
питания с промежуточным блоком повышенной частоты. Принцип работы.
Преимущества
инверторных
систем
вольтамперной
характеристики.
питания.
Конструктивные
Принципы
особенности
формирования
инверторных
источников питания для ручной дуговой сварки покрытым электродом (MMA), для
сварки неплавящимся электродом в защитных газах (TIG), для сварки плавящимся
электродом в защитных газах ( MIG-MAG).
8. Специализированные источники питания.
Источники питания для сварки неплавящимся электродом в защитных газах.
Импульсные источники питания. Источники питания для плазменно-дуговых
процессов сварки, резки напыления. Источники питания для электрошлаковой
сварки. Конструктивные особенности специализированных источников типа ТИР,
ВСВУ.
9. Дополнительное оборудование
Возбудители
дугового
разряда.
Осцилляторы.
Балластные
реостаты.
Ограничители напряжения холостого хода источника питания. Приборы и устройства
контроля
сварочных
режимов.
Оборудование
для
контроля
вольтамперной
характеристики источника питания. Сварочные кабели. Правила расчёта поперечного
сечения
сварочного
кабеля.
Электродержатели.
Клеммы
заземления.
Присоединительные и соединительные элементы сварочных проводов (кабелей).
4.2 Основные темы лабораторных занятий:
1. Снятие вольт-амперной характеристики источника питания (ОК-1, 3; ПК13, 15,16)
2. Оценка служебных характеристик источников питания (ОК-1, 3; ПК-13,
15,16)
3. Оценка свойств малогабаритных источников питания для дуговой сварки
(ОК-1, 3; ПК-13, 15,16)
9
4. Характеристики источников питания для полуавтоматической сварки. (ОК1, 3; ПК-13, 15,16)
5. Свойства источников питания для сварки в защитных газах. (ОК-1, 3; ПК13, 15,16)
6. Характеристики источников питания для контактной сварки. (ОК-1, 3; ПК13, 15,16).
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
При реализации программы дисциплины «Источники питания для сварки»
используются различные образовательные технологии – во время аудиторных занятий
(24 часа) занятия проводятся в виде лекций с использованием ПК и компьютерного
проектора, лабораторных занятий в лаборатории “Технологии и оборудование
сварочных процессов”. На реальном оборудовании,
лабораторных стендах,
и
натурных образцах самостоятельная работа студентов проходит под руководством
преподавателей (48 часов).
6.
ОЦЕНОЧНЫЕ
УСПЕВАЕМОСТИ,
СРЕДСТВА
ДЛЯ
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ
ТЕКУЩЕГО
АТТЕСТАЦИИ
КОНТРОЛЯ
ПО
ИТОГАМ
ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Оценочными средствами являются:
- для текущего контроля является выполнение и защита лабораторных работ;
- для промежуточной аттестации – экзамен, а также средством контроля
является введенная в университете рейтинговая системы оценки успеваемости
студентов.
Перечень примерных вопросов к самостоятельной работе студентов и
подготовке к защите лабораторных работ:
1.
Развитие источников питания для дуговой сварки. (ОК-1, 4; ПК- 15, 17,
2.
Физические процессы в сварочной дуге (ОК-1, 4; ОПК-4).
3.
Тепловая мощность сварочной дуги (ОК-1; ПК-15, 17, ОПК-4).
4.
Магнитное поле сварочной дуги (ОК-1, 4, ОПК-3; ПК- 11, 14, 15).
21,).
10
5.
Способы зажигания сварочной дуги (ОК-1, 4, ОПК-3; ПК- 11, 14, 15).
6.
Вольт-амперная характеристика сварочной дуги (ОК-1, 4, ОПК-3,4; ПК-
15, 17).
7.
Классификация и технические требования к источникам питания (ОК-
1,4, ОПК-4).
8.
Маркировка источников питания (ОК-1, 4; ПК- 15, 17 ).
9.
Особенности сварочной дуги переменного тока. (ОК-1, 4; ПК-11, 14,
10.
Конструктивные особенности сварочных трансформаторов (ОК-1, 4;
17).
ПК- 15, 16, 17).
11.
Сварочные генераторы. Классификация. (ОК-1, 4; ПК-11, 13, 15, 17).
12.
Классификация сварочных выпрямителей. (ОК-1, 4; ПК-15, 16, 17).
13.
Неуправляемые и управляемые сварочные выпрямители (ОК-1, 4; ПК-
3,4,11,13,15, 17).
14.
Принципиальная схема инверторных преобразователей (ПК-13, 14, 15).
15.
Преимущества инверторных источников питания ( ПК-13, 15, 16).
16.
Многопостовые источники питания. (ОК-1, 4; ПК-13, 15, 17).
17.
Применение балластных реостатов при сварке. (ОК-1, ПК-11, 13, 14).
18.
18.Динамические свойства источников питания для сварки. (ОК-1, ПК-
2,13, 15, 17, 18).
19.
Источники питания для аргонодуговой сварки. Их особенности. (ПК-11,
14, 16).
20.
Сварочные генераторы с независимым возбуждением.(ПК-13).
21.
Требования Ростехнадзора РФ к источникам питания для применения
на опасных производственных объектах. (ПК-1, 13, 16, ОПК-4).
22.
Источники питания, применяемые при строительстве и ремонте
газопроводов. (ПК-11, 13, 15, 17, 21).
23.
Вспомогательное оборудование к источникам питания (ПК-13, 16, 17).
24.
Обеспечение
безопасности
эксплуатации
источников
питания.
Процессы парообразования, определение параметров насушенного пара, диаграмма
«h – s» (ПК-11,13, 16, 21).
11
25.
Техническое обслуживание и ремонт источников питания. (ОК-3; ПК-
13,).
7.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ
И
ИНФОРМАЦИОННОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
а)
Основная литература:
1. Милютин В.С., Шалимов М.П., Шанчуров С.М. Источники питания для
сварки. Изд. Айрис-Пресс, 2007г. -384 стр.
б)
Дополнительная литература:
1. Под ред. Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышова. Сварка Резка. Контроль.
Справочник. Том 1. Москва.: Машиностроение 2004г. Справочник.
2. О.Е. Капустин. Источники питания для дуговой сварки. Москва, 2006 – 74с.
3. Салюков В.В., Вышемирский Е.М., Капустин О.Е. Оборудование для
сварочно-монтажных работ при ремонте магистральных газопроводов. Справочное
пособие. М.:ООО “ИРЦ Газпром”, 2007 - 296с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
Специальные вычислительные и контролирующие компьютерные
программы, созданные сотрудниками и преподавателями кафедры Термодинамики и
тепловых двигателей РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Лаборатории
термодинамики,
теплопередачи
и
тепловых
двигателей,
оснащенные стандартными комплектами отечественных и зарубежных приборов и
установок.
Компьютерные
программы
по
расчету
термодинамических
и
теплофизических характеристик природного газа, а также по тепловому расчету
газопроводов, теплообменным аппаратам и скважин.
Мультимедийный курс лекций; видеофильмы, макеты и плакаты.
12
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО по направлению
15.03.01 «Машиностроение» и профилю «Оборудование и технология сварочного
производства»
Автор:
Заведующий кафедрой:
Капустин О.Е.
Капустин О.Е.
Председатель учебно-методической комиссии
факультета ФИМ
Гантимиров Б.М.
Начальник УМУ
Душин А.В.
13