МИКРО ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА

УНИВЕРСАЛЬНЫЕ АППАРАТЫ ДЛЯ МИКРОПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ

В ИЭС им. Е. О. Патона АН УССР было разработано несколько типов универсальных аппаратов, которые используются для сварки черных и цветных металлов, а также алюминия и его сплавов. Как правило, в этих аппаратах предусмотрена воз­можность работы на четырех режимах: разнополярном, одно­полярном, на постоянном токе прямой и обратной полярности, гтричем в первом из упомянутых режимов возможна регулиров­
ка в широких пределах не только амплитуды тока (как в ис­точнике питания A-i281 или А-1575), но и длительности прямо­угольных импульсов тока дуг прямой и обратной полярности.

Наиболее распространенным из этой серии аппаратов явля­ется источник питания А-1390М (МПУ-РИ), который обеспе­чивает все упомянутые выше режимы горения дуги. При сварке постоянным током прямой полярности имеется возможность плавной регулировки тока от 1,5 до 30 А (режим А). В режи­ме В сварка ведется импульсным током прямой полярности с дискретной независимой регулировкой длительности импульса и паузы. Режим С — сварка импульсным разнополярным током при плавной регулировке амплитуд тока прямой и обратной полярности. В режиме D обеспечивается сварка постоянным током обратной полярности. Этот режим используется практи­чески для сварки особо топкого алюминия и его сплавов.

В основу электрической схемы (рис. 65) источника питания МПУ-РИ положен тиристорный коммутатор, изображенный на рис. 50. В силовой части источника использован трансфор­матор Тр2 с развитым магнитным рассеянием и подвижными катушками, который питает три выпрямителя. Два из них — Д2—Д7 и Д14—Д19 питают дуги соответственно прямий и обратной полярности через тиристоры коммутатора Д28 и Д34. С выпрямителя Д8—Д13 запитываются схема осциллятора (ДЗО, СИ, Тр4 и т. д.) и дежурная дуга. Для повышения устой­чивости работы коммутатора, особенно на коротких импульсах и больших токах, конденсаторы С12—С21 и С22—С26 запитань! от вспомогательного маломощного источника с повышенным напряжением (ТрЗ Д20—Д25). При этом увеличивается напря-

SWsj

Рис. 63.

Аппарат А-1281 К.

и С №-500-80

Рис. 64.

Принципиальная электрическая схема аппарата А-1575.

жение на коммутирующих конденсаторах и соответственно об­ратное напряжение, прикладываемое к тиристорам Д28 и ДМ в различные циклы работы коммутатора. Все это позволило улучшить его амплитудно-частотные характеристики.

Управление тиристорным комхмутатором осуществляется пе­реключением элементов /?С-накопительных цепей, состоящих из R27—R333 С28—С32 (для тиристора Д34) и R5—R9, С4—С8 (для тиристора Д28). Для работы на постоянном токе прямой полярности (режим А) отключается управление тиристора Д34, в режиме D обесточивается реле Р5 и тем самым разрывается цепь питания управляющего электрода тиристора Д28.

Конструктивно аппарат МПУ-РИ выполнен в корпусе ис­точника питания МПУ-М (см. рис. 59)* В этом же корпусе выполнен и аппарат МП У-4, являющийся дальнейшей модифи­кацией источника питания МПУ-РИ. Принципиальные электри­ческие схемы обоих аппаратов в основном одинаковые. Отличие заключается во введении схемы формирования импульса под­жига дуги обратной полярности (рис. 66). Конденсатор С35 при включении тиристора Д28 заряжается до повышенного на­пряжения от выпрямителя Д20—Д25 (см. рис. 65). В следую­щий цикл работы коммутатора одновременно с тиристором Д34 включается тиристор Д81 и конденсатор С35 разряжается через промежуток сопло — изделие. Это обеспечило надежное воз­буждение дуги обратной полярности при напряжении холостого хода ее выпрямителя примерно 65 В.

Рис. 6б,

Схема коммутатора сварочного тока аппарата МПУ-4.

В течение 1975—1977 гг. выпускался универсальный мало­габаритный аппарат типа МПИ-5, который является модифи­кацией аппарата МПИ-3 и обеспечивает сварку различных ме­таллов, включая алюминий и его сплавы, толщиной до 0,8 мм. Отличительными особенностями аппарата МПИ-5, как и МПИ-3, являются малогабаритность (480x480x214 мм) и сравнительно небольшая масса (40 кг). Сварка производится разнополярнымн импульсами тока с амплитудами соответствен­но 1,5—25 А и 15—12 А.

Силовой блок, питающий дугу прямой полярности, аналоги­чен по составу и принципу работы аппарату МПИ-3 (см, рис. 59). Блок питания дуги обратной полярности является так-

же конденсаторным накопителем (рис. 67). В положительный полупериод питающего напряжения конденсаторная батарея С8 заряжается от сети через общий дроссель Др1 до напряжения, определяемого параметрами схемы запуска тиристора Д4? (резисторы RJ2—RJ7). Одновременно до более высокого на­пряжения заряжается конденсатор С22. С приходом отрицатель­ной полуволны питающего напряжения схемой запуска (R49 Д41, С21> Тр4 и т. д.) включаются тиристоры Д45 и Д46. На­пряжением конденсатора С22 возбуждается дуга обратной по­лярности, протекание сварочного тока которой обеспечивается от батареи конденсаторов С8 через тиристор Д46 и дроссель ДрЗ. В результате в цепи электрод — изделие протекает разно - полярный сварочный ток. В аппарате МПИ-5, как и в МПИ-3, предусмотрено поэтапное включение мощности, зашита от пере­напряжений, плавное выключение дуги прямой полярности и т. п. Конструктивно аппарат МПИ-5 также выполнен в корпусе «Награда» (рис. 68).

Наиболее мощным из всех разработанных универсальных аппаратов является источник питания А-1347, который предна­значен для автоматической и ручной микроплазменной сварки различных черных, цветных и легких металлов и их сплавив толщиной от 0,2 до 2,5 мм. В его основу положен тиристорный коммутатор разнополярных импульсов тока, содержащий два источника напряжения (см. рис. 49).

Принципиальная электрическая схема аппарата А-1347 пред­ставлена на рис. 69. Источник питания подключается к трех­фазной сети напряжением 380 В. Выпрямитель основной дуги Д1—ДЬ питается от вторичных обмоток силового трансформа­тора Tpl. Плавная регулировка тока осуществляется переме­щением вторичных обмоток относительно первичных, а ступен­чатая — путем переключения обмоток с помощью переключате-

ля В12. Выпрямитель дуги обратной полярности Д13—Д18 питается от вторичных обмоток трансформатора Тр19 имеющих жесткую внешнюю характеристику, и регулировка тока осущест­вляется с помощью балластных резисторов R9—R12 и переклю­чателей В4—В7. При ьключен-ии тиристора ДУ напряжение си­лового выпрямителя окажется приложенным через дроссель Др1 к изделию и через переключатель В16 или балластный резистор R57—к электроду плазмотрона. Одновременно от трансформатора Трб через диод Д8 и резистор R5 происходит зарядка коммутирующих конденсаторов С1 и С2. Через проме­жуток времени, определяющий длительность импульса тока дуги прямой полярности, включаются тиристоры Д7, Д10. Под действием обратного напряжения конденсаторов С1 и С2 ти­ристор Д9 выключается и протекание тока основной дуги пре­кращается. Одновременно напряжение выпрямителя Д13—ДІ8 оказывается приложенным к промежутку сопло — изделие и начинает протекать ток дуги обратной полярности. После раз­рядки конденсаторов С1 и С2 тиристор Д7 выключается и кон­денсаторы начинают снова заряжаться. По истечении времени, определяющего длительность импульса тока дуги обратной по­лярности, вновь включается тиристор Д9 и ток дуги обратной полярности прекращается. При этом тиристор Д10 выключается и вновь возбуждается дуга прямой полярности.

Включение управляемых диодов коммутатора происходит с тиристорного мультивибратора (ДЗЗ, Д37, R26, R28, С19 и т. д.).

Аппарат выполнен в виде отдельного блока (рис. 70) с вы­носным пультом управления и обеспечивает возможность свар­ки на постоянном токе (/Макс= 90 А), однополярными и разно - полярными импульсами тока (/Пр = б-г-150 А; /0б =3-:-55 А).

В настоящее время в ИЭС им. Е. О. Патона АН УССР раз­работаны и подготовлены к опытному производству два типа аппаратов: МПУ-5 и МПА-80. Первый из них является универ­сальным, представляет собой модификацию аппарата А-1281К и обеспечивает возможность сварки переменным током, на пря­мой полярности и в импульсном режиме.

Аппарат МПА-80 (рис. 71) предназначен для микроплаз­менной сварки на прямой полярности пульсирующим с часто­той до 20 кГц током с регулируемой глубиной пульсации в непрерывном и импульсном режимах. В основу аппарата поло­жен конденсаторный накопитель (подобный изображенному на рис. 58), питающийся от постоянного напряжения. Блок управ­ления тиристорами накопителя выполнен на интегральных схе­мах и однопереходных транзисторах, являющихся более качест­венными и надежными элементами, чем динисторы. Аппарат обеспечивает высокую стабильность сварочного тока, отлича-

Рис. 69.

Принципиальная электрическая схема аппарата Л-1347.

ется малыми габаритами и массой, имеет широкие технологи­ческие возможности.

В табл. 10 приведены основные характеристики всех разра­ботанных в ИЭС им. Е. О. Патона АН УССР аппаратов для микроплазменной сварки.