Основните видове заваръчни машини

Закрепването на части чрез заваряване и спояване се основава на един принцип: изливане на елементите, които трябва да се съединят с разтопени метали. Само при запояване се използват ниско топящи се оловно-калайни спойки, а при заваряване-същите метали, от които са направени заварените конструкции.

Физически закони, действащи при заваряване

За да се прехвърли метал от обикновено твърдо състояние в течен етап, той трябва да се нагрее до много висока температура, по -висока от точката му на топене. Електрическите заваръчни машини работят на принципа на генериране на топлина в проводник, когато през него преминава електрически ток.

През първата половина на 19 век този феномен е описан едновременно от двама физици: англичанинът Джеймс Джоул и руснакът Емил Ленц. Те доказаха, че количеството топлина, генерирано в проводник, е правопропорционално на:

1. произведението на квадрата на преминаващия ток;

2. електрическо съпротивление на веригата;

3. време на експозиция.

За да се създаде количеството топлина, способно да топи метални части с ток, е необходимо да се повлияе на него с един от тези три критерия (I, R, t).

Всички заваръчни машини използват управление на дъгата чрез промяна на стойността на протичащия ток. Останалите два параметъра са класифицирани като допълнителни.

Видове ток за заваръчни машини

В идеалния случай електрически ток с постоянно време, който може да бъде генериран от източници като акумулаторни батерии или химически батерии или специални генератори, е най -подходящ за равномерно нагряване на частите и мястото на шева.

Въпреки това, схемата, показана на снимката, никога не се използва на практика. Показано е, че показва стабилен ток, който може да удари гладка, перфектна дъга.

Електрическите заваръчни машини работят на променлив ток с индустриална честота от 50 херца. В същото време всички те са създадени за дългосрочна, безопасна работа на заварчика, което изисква инсталиране на минимална потенциална разлика между заваряваните части.

За надеждно запалване на дъгата обаче е необходимо да се поддържа ниво на напрежение 60 ÷ 70 волта. Тази стойност се приема като начална стойност за работната верига, докато 220 или 380 V се подават към входа на заваръчната машина.

Променлив ток за заваряване

За да се намали захранващото напрежение на електрическата инсталация до работната стойност на заваряването, се използват мощни понижаващи трансформатори с възможност за регулиране на текущата стойност. На изхода те създават същата синусоидална форма като в захранващата мрежа. А амплитудата на хармоника за изгаряне на дъга се създава много по -висока.

Дизайнът на заваръчните трансформатори трябва да отговаря на две условия:

1. ограничаване на токовете на късо съединение във вторичната верига, които според условията на работа се срещат доста често;

2. стабилно изгаряне на запалената дъга, необходима за работа.

За тази цел те са създадени с външна волтамперна характеристика (VAC), която има рязък стръм на падане. Това става чрез увеличаване на разсейването на електромагнитна енергия или чрез включване на дросел — бобина с индуктивно съпротивление — във веригата.

В по -старите проекти на заваръчни трансформатори, методът за превключване на броя на завъртанията в първичната или вторичната намотка се използва за настройка на заваръчния ток. Този трудоемък и скъп метод е надживял своята полезност и не се използва в съвременните устройства.

Първоначално трансформаторът е настроен да доставя максимална мощност, която е посочена в техническата документация и върху табелата на кутията. След това, за да настроите работния ток на дъгата, той се намалява по един от следните начини:

• свързване на индуктивно съпротивление към вторичната верига. В същото време наклонът на I — V характеристиката се увеличава и амплитудата на заваръчния ток намалява, както е показано на снимката по -горе;

• промяна в състоянието на магнитната верига;

• тиристорна верига.

Методи за регулиране на заваръчния ток чрез въвеждане на индуктивно съпротивление във вторичната верига

Заваръчни трансформаторитези работи на този принцип са два вида:

1. с плавна система за управление на тока поради постепенна промяна на въздушната междина вътре в индуктивния магнитен проводник;

2. с поетапно превключване на броя на намотките.

При първия метод индуктивната магнитна верига е направена от две части: неподвижна и подвижна, която се измества от въртенето на ръкохватката за управление.

При максималната въздушна междина се създава най -голямото съпротивление за електромагнитния поток и най -малкото индуктивно съпротивление, което осигурява максималната стойност на заваръчния ток.

Пълният подход на подвижната част на магнитната верига към неподвижната намалява заваръчния ток до възможно най -ниската стойност.

Стъпковото регулиране се основава на използването на подвижен контакт за поетапно превключване на определен брой намотки.

За тези индуктивности магнитната верига е направена цяла, неразделна, което леко опростява цялостния дизайн.

Метод за текущо регулиране, основан на промяна на геометрията на магнитната верига на заваръчния трансформатор

Тази техника се извършва по един от следните методи:

1. чрез преместване на секцията от движещите се бобини на различно разстояние от неподвижните монтирани намотки;

2. Чрез регулиране на положението на магнитния шунт вътре в магнитната верига.

В първия случай заваръчният трансформатор е създаден с повишено разсейване на индуктивността поради възможността за промяна на разстоянието между намотките на първи контур, неподвижни в областта на долния хомот и подвижната вторична намотка.

Той се движи поради ръчно завъртане на дръжката на регулиращия вал, която работи на принципа на водещ винт с гайка. В този случай позицията на силовата намотка се прехвърля чрез проста кинематична диаграма към механичен индикатор, който се градуира в деления на заваръчния ток. Точността му е около 7,5%. За по -добри измервания, токов трансформатор с амперметър е вграден във вторичната верига.

При минималното разстояние между бобините се генерира най -високият заваръчен ток. За да го намалите, е необходимо да преместите движещата се намотка настрани.

Подобни конструкции на заваръчни трансформатори създават големи радиосмущения по време на работа. Следователно тяхната електрическа верига включва капацитивни филтри, които намаляват електромагнитния шум.

Начин на включване на подвижния магнитен шунт

Една от версиите на магнитната верига на такъв трансформатор е показана на снимката по -долу.

Принципът на неговата работа се основава на маневрирането на определена част от магнитния поток в сърцевината поради включването на регулиращо тяло с водещ винт.

Заваръчните трансформатори, контролирани по описаните методи, са направени с магнитни жила, изработени от листове от електрическа стомана и намотки от медни или алуминиеви проводници с топлоустойчива изолация. Въпреки това, с цел дългосрочна експлоатация, те са създадени с възможност за добър обмен на въздух за отстраняване на генерираната топлина в околната атмосфера, следователно те имат голямо тегло и размери.

Във всички разгледани случаи заваръчният ток, протичащ през електрода, има променлива стойност, което намалява равномерността и качеството на дъгата.

Изправен ток за заваряване

Тиристорни схеми

Ако след вторичната намотка на заваръчния трансформатор са свързани два противоположно свързани тиристора или един триак, чрез управляващите електроди, от които управляващата верига се използва за регулиране на фазата на отваряне на всеки полупериод на хармоника, тогава става възможно за намаляване на максималния ток на силовата верига до стойността, необходима за специфични условия на заваряване.

Всеки тиристор преминава само положителната полувълна на тока от анода към катода и блокира преминаването на отрицателната му половина. Обратната връзка ви позволява да контролирате и двете полувълни.

Регулиращото тяло в управляващата верига задава интервала от време t1, през който тиристорът все още е затворен и не преминава своята полувълна. При подаване на ток към веригата на управляващия електрод в момент t2, тиристорът се отваря и част от положителната полувълна, маркирана със знак «+», преминава през нея.

Когато синусоидата премине през нулева стойност, тиристорът се затваря, той няма да пропуска ток през себе си, докато положителна полувълна не се приближи до анода му и управляващата верига на фазово-изместващия блок не даде команда на управляващия електрод.

В момента t3 и T4, тиристорът, свързан с насреща, работи съгласно вече описания алгоритъм. По този начин при заваръчния трансформатор, използвайки тиристорна верига, част от токовата енергия се прекъсва в моменти t1 и t3 (създава се пауза без ток), а токовете, протичащи в интервалите t2 и t4, се използват за заваряване.

Също така тези полупроводници могат да бъдат инсталирани в първи контур, а не в електрическата верига. Това позволява използването на тиристори с по -ниска мощност. Но в този случай трансформаторът ще преобразува отрязаните части на полувълните на синусоидата, маркирани със знаците «+» и «-«.

Наличието на пауза без ток по време на периодите на прекъсване на част от токовите хармоници е недостатък на веригата, който влияе върху качеството на изгарянето на дъгата. Използването на специални електроди и някои други мерки позволяват успешно да се използва тиристорната верига за заваряване, която е намерила доста широко приложение в структури, наречени заваръчни токоизправители.

Диодни схеми

Еднофазни заваръчни токоизправители с ниска мощност имат диаграма на свързване на мост, сглобени от четири диода.

Той създава форма на коригиран ток, който има формата на непрекъснато редуващи се положителни полувълни. В тази верига заваръчният ток не променя посоката си, а само се колебае по величина, създавайки пулсации. Тази форма поддържа заваръчната дъга по -добре от тиристорна форма.

Такива устройства могат да имат допълнителни намотки, свързани към работните намотки на трансформатора за регулиране на тока. Стойността му се определя от амперметър, свързан към коригирана верига чрез шунт или синусоидален — чрез токов трансформатор.

Мостова схема на Ларионов

Той е предназначен за трифазни системи и работи добре със заваръчни токоизправители.

Включването на диодите според схемата на този мост дава възможност да се добавят вектори на напрежението към товара по такъв начин, че те създават крайно напрежение U out, което се характеризира с малки вълнички и, според закона на Ом, образува ток на дъга с подобна форма върху заваръчния електрод. Той е много по -близо до идеалната форма на постоянен ток.

Характеристики на използването на заваръчни токоизправители

Поправеният ток в повечето случаи позволява:

• по -безопасно е да запалите дъгата;

• осигурява стабилното му изгаряне;

• създават по -малко пръски разтопени метали от заваръчните трансформатори.

Това разширява възможностите за заваряване, позволява ви надеждно свързване на сплави от неръждаема стомана и цветни метали.

Инверторен ток за заваряване

Заваръчните инвертори са устройства, които извършват поетапно преобразуване на електричество съгласно следния алгоритъм:

1. индустриалното електричество 220 или 380 волта се променя от токоизправител;

2.възникващите технологични шумове се изглаждат чрез вградени филтри;

3. стабилизираната енергия се инвертира във високочестотен ток (10 до 100 kHz);

4. високочестотният трансформатор намалява напрежението до стойността, необходима за стабилно запалване на електродната дъга (60 V);

5. Високочестотният токоизправител преобразува електричеството в постоянен ток за заваряване.

Всеки от петте етапа на инвертора се управлява автоматично от специален транзисторен модул от серията IGBT в режим на обратна връзка. Системата за управление, базирана на този модул, принадлежи към най -сложния и скъп елемент на заваръчния инвертор.

Формата на коригирания ток, създаден за дъгата от инвертора, е практически близо до идеална права линия. Позволява ви да извършвате множество видове заваряване на различни метали.

Благодарение на микропроцесорния контрол на технологичните процеси, протичащи в инвертора, работата на заварчика се улеснява значително чрез въвеждането на хардуерни функции:

• горещ старт (Режим на горещ старт) чрез автоматично увеличаване на тока в началото на заваряването, за да се улесни стартирането на дъгата;

• против залепване (Режим Anti Stick), когато когато електродът докосне частите, които ще бъдат заварени, стойността на заваръчния ток намалява до стойности, които не предизвикват разтопяване и залепване на метала на електрода;

• форсиране на дъга (Режим на дъгова сила), когато големи капчици разтопен метал се отделят от електрода, когато дължината на дъгата се скъси и има възможност за залепване.

Тези функции позволяват дори на начинаещите да правят качествени заварки. Заваръчните инверторни машини работят надеждно при големи колебания на входното мрежово напрежение.

Инверторните устройства изискват внимателно боравене и защита от прах, който, ако се нанесе върху електронни компоненти, може да наруши работата им, да доведе до влошаване на отвеждането на топлината и прегряване на конструкцията.

При ниски температури може да се появи конденз по платките на модулите. Това ще доведе до повреди и неизправности. Следователно инверторите се съхраняват в отопляеми помещения и не работят с тях при замръзване или валежи.