Сварщику цветник металлов

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ

Источники питания дуги могут быть с возрастающими, жесткими, пологопадающими, падающими и крутопадаю­щими вольт-амперными характеристиками. В таких источни­ках напряжение холостого хода регулируется плавно, ступен­чато или остается постоянным, а сила сварочного тока уста­навливается скоростью подачи электродной проволоки или изменением статической характеристики источника питания.

Автоматическая сварка может выполняться с постоянной скоростью подачи электродной проволоки или скоростью по­дачи, зависимой от напряжения на дуге. При постоянной ско­рости подача электродной проволоки в зону дуги устанавлива­ется ступенчато с помощью шестерен или плавно регулятором скорости. При сварке с зависимой от напряжения на дуге по­дачей скорость перемещения проволоки в зону дуги изменяется в зависимости от напряжения сварки, а сила сварочного тока определяется точкой пересечения статических характеристик дуги и источника питания.

При пологой внешней характеристике дуги используются источники питания с пологопадающей, падающей и крутопа­дающей характеристикой. В этом случае с увеличении скорости подачи электродной проволоки длина и напряжение дуги уменьшаются, а сила сварочного тока повышается. Уменьшение напряжения холостого хода при сварке с падающей характе­ристикой дуги и применение источников питания с полого - падающими характеристиками снижает длину и напряжение дуги, а силу сварочного тока увеличивает.

Если статическая вольт-амперная характеристика дуги падающая, то для устойчивого горения дуги целесообразно применять источники питания с падающими вольт-амперными внешними характеристиками. В этом случае крутизна падения статической характеристики дуги в рабочей точке должна быть меньше крутизны падения характеристики источника питания. 8 источниках с падающей вольт-амперной характеристикой при сварке с гакой же характеристикой дуги уменьшение на­пряжения холостого хода снижает силу сварочного тока и Не­значительно повышает напряжение на дуге.

При возрастающих внешних характеристиках-дуги могут быть применены источники питания с падающими, жесткими и возрастающими вольт-амперными характеристиками. Однако саморегулирование дуги лучше достигается при большем изме­нении силы сварочного гока. Такому условию наиболее полно удовлегворяют источники питания с жесткими или даже с возрастающими вольт-амперными характеристиками. Одна­ко, если применяются источники питания с возрастающими вольт-амперными характеристиками при сварке с такой же характеристикой дуги, крутизна подъема внешней характери­стики источника питания должна быть меньше, чем статичес­кой характеристики, дуги. В этом случае увеличение скорости подачи электродной проволоки приводит к уменьшению длины дуги и повышению силы сварочного тока. Напряжение при этом снижается тем больше, чем выше крутизна подъема внешней характеристики дуги. ,

При сварке от источников питания с жесткими внешними характеристиками напряжение на дуге изменяется незначи­тельно. В случае использования источников питания с пада­ющими и крутопадающими характеристиками при увеличении скорости подачи электродной проволоки напряжение на дуге уменьшается. Если применяются источники питания с жестки­ми вольт-амперными характеристиками, для получения пада­ющей внешней характеристики при ручной многопостовой сварке, сварке под флюсом и других в сварочную цепь после­довательно с дугой включают балластный реостат. В этом слу­чае при автоматической сварке верхняя граница силы тока задается скоростью подачи электродной проволоки, а его_ ре­гулировка от минимального до максимального значения осу­ществляется балластными реостатами. Когда напряжение хо­лостого хода не изменяется или изменяется ступенчато, напря­жение на дуге более плавно можно регулировать с помощью балластных реостатов. В этом случае рабочее напряжение будет t/д — Ux. х — IRe, где t/д—рабочее напряжение на дуге, В; Vx, x — напряжение холостого хода источника питания, В; I — сила сварочного тока, А; Рц — сопротивление балласт­ного реостата. Ом.

Изменение длины дуги и режима сварки с целью поддержа­ния заданных значений тока и напряжения на дуге произво­дится вручную или автоматически. Для обеспечения постоян­ства силы сварочного тока и ограничения тока короткого за­мыкания применяют источники питания с крутопадающими (почти вертикальными) внешними характеристиками»

В процессе автоматической сварки с постоянной скоростью подачи электродной проволоки саморегулирование ухудшается с увеличением диаметра проволоки. Поэтому при сварке про­волокой диаметром более 3 мм предпочтительнее вести сварку с зависимой от напряжения на дуге скоростью подачи элект­родной проволоки. Тогда сила тока регулируется изменением внешних характеристик источника питания, а напряжение ша дуге—изменением длины дуги за счет настройки подающей системы автомата.

Лучшие результаты при сварке от источников питания с зависимой от напряжения на дуге скоростью подачи позво­ляют получать источники питания с минимальным изменением силы сварочного тока в зависимости от напряжения на дуге. Такому условию удовлетворяют источники питания с круто­падающей внешней характеристикой, обеспечивающей необ­ходимое изменение силы тока при незначительных колебаниях длины дуги.

При сварке на переменном токе с частотой 50 Гц электрод является анодом в течение 0,01 с и перегреться не успевает. За этог период происходит распыление окисной пленки на свариваемом металле. В следующий момент электрод является катодом а, так как на нем выделяется меньше тепла, охлаж­дается. Таким образом, при сварке на переменном токе дуга гаснет каждый раз, когда значения тока и напряжения пере­ходят через нуль, и повторно возбуждается 100 раз в секунду.

Скорость повторного зажигания дуги в большой степени зависит от напряжения холостого хода. Более высокое напря­жение приводит к более быстрому повторному зажиганию. При напряжении холостого хода 150 В дуга зажигается практически мгновенно и перерывы в ее горении отсутству­ют, однако такое напряжение опасно для жизни сварщика.

Большое влияние на значение напряжения, необходимого для повторного зажигания дуги, оказывает свариваемый ме­талл. Если при сварке технического алюминия для стабиль­ного зажигания дуги необходимо напряжение холостого хода 150 В, то для сплавов алюминия, легированных магнием, на­пряжение зажигания можно ограничить 100 В. Такое напря­жение тоже опасно для жизни, поэтому применяют источ­ники питания с напряжением холостого хода не более 80 В И наложением на сварочную цепь токов высокой частоты от осциллятора.

В дуге при сварке на переменном гоке наблюдается частич­ное, полное и сопутствующее выпрямление тока. Наиболее нежелательным считается сопутствующее выпрямление. При горении, дуги переменного тока между разнородными метал-

ы

лами результирующие формы тока и. напряжения являются ассимметричнымн. Это приводит к тому, что при определенной длине дуги напряжение в течение отрицательного полупериода в два раза ниже, чем в течение положительного полупериода (такое изменение напряжения сопровождается появлением отрицательной постоянной составляющей тока), а длительность - положительного полупериода уменьшается.

Явление сопутствующего выпрямления дуги снижает вели­чину и продолжительность положительного полупериода, а значит, и эффективность. удаления окислов металлов. Если кроме сопутствующего выпрямления существует частичное или полное выпрямление дуги, удаления окисной пленки не происходит, вообще. При подаче присадочной проволоки в такую дугу происходит, резкое разбрызгивание металла.

Для устранения сопутствующего выпрямления в несиммет­ричной дуге, когда отрицательный полупериод тока в два и более раз меньше положительного, параллельно дуге вклю­чают конденсаторы или постоянные сопротивления.

При использовании конденсаторов постоянная составля­ющая сварочного тока, вызванная действием сопутствующего выпрямления, устраняется полностью. В период, когда сва­рочный - ток течет от изделия к электроду, конденсаторная группа приобретает положительный заряд. При отрицательном полупериоде тока происходит подзарядка кондесаторов и на­копление положительного заряда. Отрицательный полупери­од в связи с существованием постоянной составляющей значи - — тельно больше по величине положительного полупериода. Это приводит к повышению силы тока в положительный полу - период и уменьшению в отрицательный, т. е. восстановлению симметричной формы синусоиды сварочного тока. В случае полной разрядки конденсаторов возбуждение дуги затруд­нено. Чтобы устрЗнить этот недостаток, конденсаторы вклю­чаются в сварочную цепь только после зажигания дуги.

Для устранения отрицательной постоянной составляющей сварочного тока, применяют также аккумуляторные батареи, которые, как и конденсаторные батареи, подключаются парал­лельно к дуге. Если величина положительного потенциала бата­реи и отрицательной постоянной составляющей. сварочного тока Дуги равны между собой, они уничтожают друг друга, и сопут­ствующее выпрямление дуги ликвидируется. Но так. кая величина постоянной составляющей зависит от силы сварочного Тока, а напряжение на клеммах батареи остается практически неизменным, сопутствующее выпрямление дуги устраняется не полносгью. Кроме того, батареи в процессе эксплуатации разряжаются и требуют постоянной подзарядки. Поэтому

м

применение батарей менее эффективно, чем конденсаторов. Сопротивление не оказывает существенного влияния на сни­жение постоянной составляющей сварочного тока и применя­ется весьма редко.

Основными характеристиками режима эксплуатации источников питания являются продолжительность работы ПР и продолжительность включения ПВ. Эти величины, выражен­ные в процентах, характеризуют повторно-кратковременный режим работы, на который рассчитаны источники питания.

ПР «[/,,/(<« + <«.„)] 100%,

где 4в — время работы источника питания; /х.« — время хо­лостого хода, вызываемое сменой электрода или подготовкой к наложению очередного шва.

При механизированных способах сварки источник питания отключается от сети на время паузы, тогда продолжительность включения, которой характеризуется режим работы источни­ка питания, выражается зависимостью:

ЛВ**» [*«■/(*« + *")! 100%,

где 4, — время паузы. По действующим стандартам номиналь­ные значения ПР и ПВ составляют 60 %.

Если источник питания используется при ПВ или ПР, отличном от паспортного, допустимая сила сварочного тока определяется по формуле:

i^UuVWuJnp,

где /ном — номинальное значение сварочного тока; (ПР)вом — номинальное значение продолжительности работы.