3.3 Источники для механизированной сварки под флюсом

Сварка под флюсом выполняется проволокой диаметром от 1 до 6 мм на токе от 150 до 2000 А при напряжении от 22 до 76 В. Зажигание дуги осуществляется разрывом цепи короткого замыкания при отдергивании или перегорании электрода. Расплавленный шлак шунтирует дугу, что несколько ухудшает зажигание дуги и снижает ее устойчивость. Вольтамперная характеристика дуги жесткая или возрастающая (ρ_д от 0 до +0,05 В/А). График условной рабочей нагрузки по требова­нию стандарта соответствует соотношению U_p=19+0,037I_д) при токе до 1000 А и соотношению U_р=13+0,0315I_д — при токе до 2000 А. Для поддержания непрерывного горения дуги при сварке электродом до 4-5 мм используют эффект саморегулирования, при большем диаметре применяется автоматическое регулирование напряжения дуги. Требования к источнику существенно различаются в зависимости от способа поддержания дуги.

При сварке аппаратами с постоянной скоростью подачи проволоки, работающими по принципу саморегулирования, источник должен иметь пологопадающую характеристику с ρ_и от –0,01 до –0,1 В/А.

При этом обеспечивается достаточная устойчивость системы «источник—дуга» и высокое быстродействие процесса саморегулирования. Из-за шунтирующего действия расплавленного шлака напряжение холостого хода приходится увеличивать до 80-140 В, а поскольку это ухудшает безопасность труда, снабжать источник устройством для его выключения сразу после прекращения сварки. При пологопадающей характеристике ток короткого замыкания сравнительно большой I_к=(1,5-3)I_д, это повышает надежность зажигания. Ток настраивается с помощью регулятора скорости подачи проволоки, а регулятор источника используется для настройки напряжения дуги. На рисунок 3.4, а показано, как это делается за счет изменения напряжения холостого хода, но часто для этих целей меняют и сопротивление источника, т.е. наклон его характеристики.

Рисунок 3.4 – Характеристики источника для механизированной сварки под флюсом

При сварке аппаратами с автоматическим регулированием напряжения дуги источник должен иметь крутопадающую характеристику с ρ_и от -0,05 до -0,3 В/А (рисунок 3.4, б). При этом обеспечивается устойчи­вость системы «источник—дуга» и высокая стабильность тока, тогда как автоматический регулятор обеспечивает высокое быстродействие и стабилизацию напряжения дуги. Напряжение холостого хода источни­ка должно быть высоким (80 — 140 В), а сила тока короткого замыкания — сравнительно небольшой — I_к=(1,5-2)I_д, поскольку зажигание выполняется с отдергиванием электрода от изделия. Напряжение дуги задается автоматическим регулятором (U_д≈U_зн), поэтому регулятор источника используется для настройки тока. На рисунок 3.4, б показано, как сила тока меняется при изменении сопротивления источника, но иногда с этой целью меняют и напряжение холостого хода.

3.4 Обозначения, классификация источников и предъявляемые к ним требования

Единая система обозначения изделий электротехнической промыш­ленности, распространяемая и на источники, содержит в себе и эле­менты классификации. Приведем пример расшифровки обозначения, например, трансформатора марки ТДФЖ-1002 УЗ: Т — тип источника (трансформатор); Д — вид сварки (дуговая); Ф — способ сварки (под флюсом); Ж — тип внешней характеристики (жесткая); 10 — номинальный ток в сотнях А (на 1000 А); 02 — регистрационный номер разработки; У — климатическое исполнение (для стран с умеренным климатом); 3 — категория размещения (для работы в помещениях).

Таким образом, источники классифицируются:

1. по типу (первая буква в обозначении): трансформатор (Т), генератор (Г), преобразователь (П), агрегат (А), выпрямитель (В), специализированный источник — установка (У);

2. по виду сварки (вторая буква): для дуговой (Д), для плазменной (П) сварки;

3. по способу сварки: в защитных газах (Г), под флюсом (Ф), универсальный (У), покрытыми электродами (без обозначения);

4. по виду внешней характеристики: жесткая (Ж), падающая (П);

5. по количеству обслуживаемых постов: многопостовой (М), однопостовой (без обозначения);

6. по величине номинального тока (одна или две первые цифры оз­начают округленную величину тока в десятках или сотнях ампер);

7. по климатическому исполнению (последняя буква): для стран с холодным (ХЛ), умеренным (У) или тропическим (Т) климатом;

8. по категории размещения (последняя цифра): для работы на от­крытом воздухе (1), под навесом (2), в неотапливаемом помещении (3), в отапливаемом помещении (4).

Источники могут также классифицироваться по принципу действия и конструктивному оформлению. Поскольку эти принципы специфич­ны для каждого типа источников, такая классификация будет выполне­на отдельно для каждого типа в соответствующих разделах.

Источники сварочного тока должны отвечать следующим основным требованиям:

напряжения холостого хода источника питания U_хх, т.е. напряжение на его зажимах (выходных клеммах) при разомкнутой сварочной цепи, должно быть достаточным для легкого возбуждения дуги и поддержания устойчивого ее горения. В то же время это напряжение не должно превышать безопасных для человека значений (не более, как правило, 80—100 В в зависимости от рода используемого электрического тока);

ток короткого замыкания не должен превышать уста­новленных пределов во избежание чрезмерного перегрева обмоток и других элементов аппаратуры;

источники питания должны иметь специальную свароч­ную внешнюю характеристику. (Внешней характеристикой источника питания называется зависимость напряжения на его зажимах от силы сварочного тока, т.е. от нагрузки);

источник питания должен обеспечивать быстрое нарастание напряжения от нулевого значения (в момент короткого замыкания сварочной цепи) до рабочего напряжения, т.е. обладать хорошими динамическими свойствами;

источник питания должен иметь устройство для регулирования режимов сварки (силы тока, напряжения) в установленных пределах;

электрическая мощность источника питания должна быть достаточной для нормального производства сварочных работ на заданных режимах.

Исключительно большое, непосредственное влияние на устойчивость горения сварочной дуги оказывает внешняя характеристика источника тока. Она должна строго соответствовать статической вольтамперной характеристике дуги.