11. Сточники питания и вспомогательное оборудование для сварки неплавящимся электродом

1. Требования к источникам питания

Источник питания для сварки неплавящимся электродом должен иметь крутопадающую внешнюю статическую характеристику, которая обеспечивает устойчивость процесса сварки и стабильность тока при колебаниях длины дуги. Требуемая характеристика, при ее естественном формировании, достигается при большом внутреннем сопротивлении источника по отношению к сопротивлению дуги. Такой источник питания должен иметь высокое напряжение холостого хода, в 4-6 раз превышающее напряжение на дуге. При формировании с помощью электронных устройств требуемая крутопадающая характеристика достигается за счет глубокой отрицательной обратной связи по току.

В связи с тем, что глубина проплавления при сварке неплавящимся электродом весьма чувствительна к колебаниям тока, предъявляются повышенные требования к стабильности тока при изменениях напряжения питающей сети, колебаниях температуры и других внешних воздействиях. Степень стабильности зависит от требований к качеству сварного соединения, от вида сварного соединения и от толщины свариваемого материала. При сварке металла средних толщин (2-5 мм) в обычных условиях достаточно поддерживать ток с точностью 5%. При сварке очень тонких материалов, при сварке на весу и в различных пространственных положениях точность стабилизации должна быть повышена и достигает в некоторых специальных условиях 1-2%. В случае сварки импульсным (пульсирующим) током эти же требования стабильности распространяются на амплитуду импульса и длительность импульса и паузы.

В конце процесса сварки необходимо снижение тока в 2,5-3 раза для заварки кратера, образующегося благодаря давлению дуги. Поэтому источники сварочного тока для сварки неплавящимся электродом должны обеспечивать широкий диапазон регулирования тока. При этом не могут использоваться источники со ступенчатым и механическим регулированием тока. При плавно-ступенчатом регулировании диапазоны должны перекрываться так, чтобы обеспечивать в одном диапазоне необходимое для заварки кратера снижение тока.

Устройство для заварки кратера содержат все специализированные источники для сварки неплавящимся электродом.

Источники сварочного тока ряда специализированных установок обеспечивают также плавное нарастание тока в начале сварки, что позволяет избежать разрушения и переноса в шов материала электрода (вольфрама), возникающих в результате резких бросков тока при холодном электроде.

В качестве источников постоянного тока, кроме специализированных источников могут использоваться сварочные выпрямители с падающей внешней характеристикой, предназначенные для сварки штучными электродами. Предпочтительно применение тиристорных выпрямителей, обеспечивающих плавное регулирование тока в широких пределах. Для сварки на очень малых токах в цепь дуги дополнительно включают балластный реостат.

2. Устройства для поджига дуги

1. Общая характеристика и требования к устройствам поджига

Устройства для первоначального поджига дуги делятся на два класса: устройства поджига от короткого замыкания касанием и устройства пожига через зазор.

Поджиг коротким замыканием осуществляется путем кратковременного контакта электрода и изделия и последующего их разведения. Ток, проходящий через микровыступы электрода в момент контакта, разогревает их до температуры кипения, а поле, возникающее при разведении электродов, обеспечивает эмиссию электронов, достаточную для возбуждения дуги.

При поджиге коротким замыканием возможен перенос материала электрода в шов (образование вольфрамовых включений). Для устранения этого нежелательного явления зажигание должно осуществляться при малом токе, не превышающем 5-20А (в зависимости от формы заточки конца электрода). Устройство для поджига должно обеспечивать малый ток короткого замыкания, поддержание его на этом уровне до момента образования дуги и лишь затем его плавное нарастание до рабочего.

Главное достоинство поджига касанием – отсутствие высоковольтных устройств и вызываемых ими радиопомех. Однако, из-за опасности образования вольфрамовых включений и усложнения сварочных головок для автоматической сварки, в специализированных установках для ручной сварки и автоматах пока более распространен поджиг дуги через зазор путем пробоя промежутка между электродом и изделием высоковольтными импульсами.

Основные требования к устройствам поджига дуги через зазор:

- вобудитель дуги должен обеспечивать надежное возбуждение дуги во всех возможных режимах работы сварочной установки за время, пренебрежимо малое по сравнению со временем сварки;

- возбудитель дуги не должен угрожать безопасности сварщика. Для этого генерируемый возбудителем импульс имеет обычно характер высокочастотных колебаний не опасных для жизни человека. В связи с колебательным характером генерируемых импульсов возбудители называют также осцилляторами;

- возбудитель не должен влиять на работу сварочной установки и, в частности, ухудшать ее надежность.

Требования к параметрам импульсов зависят от условий в дуговом промежутке и свойств источника питания сварочной дуги.

Возбудители могут быть предназначены для возбуждения дуги постоянного или переменного тока. В последнем случае к возбудителям предъявляется ряд специальных требований, относящихся, в частности к моменту поджига дуги.

Поджиг наиболее эффективен, если момент поджига совпадает с моментом перехода установившегося тока через ноль. При более позднем поджиге снижается скорость нарастания тока. Более ранний поджиг, во-первых, будет происходить при меньших значениях напряжения, и, во-вторых, (и это главное) возникающий в цепи переходной ток в этом случае будет иметь направление, противоположное направлению установившегося тока, и в ближайшее время вновь поменяет направление. В этот момент возникшая дуга вновь погаснет.