Источники питания для дуговой сварки, наплавки, термической резки металлов

Электрический дуговой разряд, широко используемый для плавления и сварки металлов, обеспечивает электрический источник питания. К источнику питания предъявляются требования, связанные с особенностями дуги как нагрузки источника и ее функциями как средства осуществления тех или иных видов дуговой сварки.

Источники питания должны обеспечивать надежные начальное и повторные зажигания дуги, ее горение и стабильный процесс сварки, хорошее формирование сварного шва. Они должны способствовать благоприятному переносу электродного металла, наименьшим потерям его вследствие разбрызгивания и угара. Настройка источника на заданный режим работы должна производиться легко и просто.

Способность источника питания удовлетворять этим требованиям характеризует его технологические (сварочные) свойства, являющиеся основным показателем его качества. Методы испытания сварочных свойств источников питания для наиболее широко применяемых видов сварки стандартизованы (ГОСТ 25616-83).

В зависимости от вида сварки, свариваемых металлов, требований к качеству сварного шва и свойствам сварного соединения, условий выполнения сварочных работ, конструкции изделия и условий его эксплуатации и ремонта применяют самые различные источники питания. Их можно классифицировать по следующим признакам:

- по роду тока — переменного и постоянного тока. К источникам переменного тока относятся сварочные трансформаторы, а постоянного тока — сварочные преобразователи, агрегаты и выпрямители;

- по виду сварки — для ручной дуговой сварки, механизированной сварки под флюсом и в защитных газах, сварки неплавящимся электродом в инертных газах и др.;

- по виду внешних статических характеристик (рис. 1.1) — с крутопадающими внешними характеристиками (ПВХ), с пологопадающими (жесткими) внешними характеристиками (ЖВХ);

- по методу управления — управляемые механически, электромагнитными методами, с помощью электронных схем;

- по числу обслуживаемых сварочных постов — однопостовые и многопостовые.

Рис. 1. Внешние статические характеристики источников питания: а - ПВХ; б - ЖВХ.

Внешней статической характеристикой является зависимость между установившимися значениями напряжения U на зажимах источника питания и силой тока I в сварочной цепи. Вид статических внешних характеристик источника питания связан с формой статических вольт-амперных характеристик дуги в области рабочих режимов, а при механизированной сварке — и со способом автоматического регулирования подачи электродной проволоки.

При ручной сварке штучными электродами, неплавящимся электродом в инертных газах (аргонодуговая сварка), а также под флюсом в случае регулирования скорости подачи электродной проволоки в зависимости от напряжения дуги используют источники питания с ПВХ, а при сварке под флюсом с постоянной, не зависящей от напряжения дуги, скоростью подачи электродной проволоки, при механизированной сварке в углекислом газе — источники питания с ЖВХ. При ПВХ источник питания является регулятором тока, а при ЖВХ — регулятором напряжения, обеспечивая установку и поддержание напряжения дуги и саморегулирование ее длины; сила сварочного тока задается скоростью подачи электродной проволоки посредством подающего устройства.

Выбирая источник питания, следует руководствоваться не только его назначением, но и основными параметрами, главными из которых являются: номинальная сила сварочного тока при заданном режиме работы (ПН, ПВ); номинальное напряжение; пределы регулирования силы тока и рабочего напряжения; напряжение холостого хода U₀ (вторичное напряжение при разомкнутой сварочной цепи). В технической документации на источник питания указываются также напряжение питающей сети, мощность, масса, габаритные размеры.

Источники питания рассчитываются по нагреву на определенный режим работы. Для дуговой сварки различают три режима работы источников питания: продолжительный, перемежающийся, повторно-кратковременный. На продолжительный режим, когда источник работает непрерывно под нагрузкой, рассчитаны многопостовые источники питания и, в ряде случаев, однопостовые при механизированной сварке. В перемежающемся режиме, характерном для ручной дуговой сварки, работа под нагрузкой в течение времени t_р чередуется с холостым ходом в течение времени t_х. Режим характеризуется относительной продолжительностью нагрузки ПН = t_р/(t_р + t_х)100%.

В повторно-кратковременном режиме работа под нагрузкой чередуется с периодическими отключениями источника от сети на время t_o. В этом случае продолжительность включения ПН = t_р/(t_р + t_o)100%. Режим работы с ПВ характерен для источников питания механизированной сварки. Длительность цикла работы и паузы для источников ручной дуговой сварки принята 5 мин, а механизированной — 10 мин. Если величина ПН (ПВ) отличается от номинальной ПН_н (ПВ_н), приведенной в технической документации источника питания для номинальной силы тока /_н, то допустимая сила сварочного тока, соответствующая другому значению ПН (ПВ), находится по формуле:

В зависимости от условий эксплуатации источники питания имеют различное климатическое исполнение (У, УХЛ, Т, О) и категорию размещения (2, 3, 4) в соответствии с ГОСТ 15150—69. Степень защиты источников для ручной дуговой сварки — не ниже 1-Р22, для механизированной — 1-Р21 (ГОСТ 14254—96).

• < Трансформаторы для ручной дуговой сварки
• Сварочный трансформатор >