ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Система «дуга — источник питания»

Энергию необходимую для зажигания и устойчивого горения дуги обеспечивает источник питания (ИП). Свойства ИП определяют­ся его внешней вольт - амперной характеристикой 1 (рис. 2.4). Пере­сечение характеристики с осью ординат (ихх) определяет напряжение холостого хода ИП (отсутствие нагрузки на клеммах ИП). Пересече­ние с осью абсцисс (1к) определяет ток короткого замыкания ИП.

Наложение на внешнюю характеристику ИП внутренней стати­ческой характеристики дуги 2 позволяет определить область устойчи­вого горения дуги. Устойчивое состояние системы «дуга - ИП» опре­деляется точками пересечения характеристик (А1 - точка зажигания дуги, А2 - точка устойчивого горения дуги). Дуга зажигается в точке А1 (координаты: Цз; 1з - напряжение и ток зажигания), увеличение площади катодного пятна, возрастание плотности тока и степени ио­низации воздушного промежутка автоматически переводит дугу в нижнюю рабочую точку А2 (координаты: Цд; 1д - напряжение и ток ус­тойчивого горения дуги).

При питании дуги источником постоянного тока горение дуги устойчиво. При питании дуги от источника переменного (50 Гц) тока значения тока и напряжения 100 раз в секунду переходят через нуль.

Столько же раз меняет свое положение катодное пятно, являющееся источником электронов. Уменьшается ионизация дугового промежут­ка, и сварочная дуга менее устойчива (в начале и в конце каждого по - лупериода происходит угасание дуги).

Рассмотрим систему «дуга - ИП в цепи с активным сопротивле­нием» (рис. 2.5). Мгновенные значения напряжения 1 источника тока и сварочного тока 2 совпадают по фазе. Поэтому ток в сварочной дуге 3 начнет протекать при только напряжении из (напряжении зажига­ния) через время t1 после начала полупериода. В каждый полупериод имеется перерыв tn = t2 + t3 в прохождении тока. Этот перерыв назы­вают временем угасания дуги tn. В момент зажигания дуги (t = t1) на­пряжение ИП равно ии:

Ua= из= UmaxS Іп2п f t, где: Umax - наибольшее (амплитудное) напряжение ИП; f - частота. При синусоидальном характере переменного тока t2 = t3 = t1, следова­тельно:

• U3 arcsin

U

t„ = 2t, = —

п 1 p

ЖХ f

Время погасания дуги (и время стабилизации

дуги) зависит от амплитудного значения напряжения ИП, напряжения зажигания дуги, частоты переменного тока. По условиям техники безопасности, величина амплитудного значения напряжения ограни­чена (промышленные сварочные аппараты - не более 80 В, бытовые - не более 50 В).

Повышение частоты тока связано с применением специальных высо­кочастотных генераторов переменного тока, что экономически целе­сообразно только в условиях крупносерийного производства. Наиболее эффективной является стабилизация дуги за счет уменьше­ния напряжения зажигания (применение электродов со стабилизи­рующими покрытиями, элементы которых имеют низкий потенциал

ионизации). Повысить стабильность горения дуги можно включением в сварочную цепь индуктивного сопротивления. Последовательное включение в сварочную цепь индуктивного сопротивления позволяет осуществить сдвиг фаз между сварочным током и напряжением ИП. При этом в момент угасания дуги (1д=0) напряжение ИП уже равно Цз. Это достигается включением в сварочную цепь последовательно с ду­гой индуктивного сопротивления (дросселя) с самоиндукцией доста­точной для подержания из на участке спада кривой напряжения ис­точника питания.