Механизированная сварка под флюсом.

Из общего условия устойчивости следует, что на возрастающем участке ВАХ дуги можно использовать любую падающую и жесткую ВСХ ИП, а на жестком участке любую падающую ВСХ ИП.

Для механизированных способов сварки технологическим требованиям является поддержания стабильного формирования шва. Необходима стабилизация не только нагрева, но и длины дуги. Для свободно горящих дуг в связи с их расширяющейся в сторону плоского электрода формы колебания длины дуги меняют и ширину шва и глубину проплавления. Стабилизацию длины дуги при постоянной скорости подачи проволоки можно обеспечить используя саморегулирование длины дуги за счет смешанной обратной связи по электрическим тепловым параметрам.

Для максимальной эффективности саморегулируемой длины дуги К_у →0. Естественно должен быть запас устойчивости системы, поэтому практически на жестком участке ВАХ дуги применяют пологопадающие ВСХ ИП, а на пологопадающем жесткие ВСХ ИП. С точки зрения максимальной производительности процесса целесообразна работа на возрастающем участке ВАХ дуги.

Указанные характеристики обеспечивают общую устойчивость системы: ИП-дуга. Рабочий дисапазон: жесткий и возрастающий участки ВАХ дуги.

При пологопадающих ВСХ ИП ток короткого замыкания в 3-6 раз больше, чем номинальный ток ИП. Поэтому необходимо обеспечить защиту ИП от длительного короткого замыкания. Защита при перегрузках менее 6- это тепловые автоматы защиты, более 6 – магнитные автоматы защиты.

Для механизированных процессов необходимо дистанционное регулирование (выкл./вкл., регулирование тока и напряжения). Дистанционное регулирование требует электронного управления ИП, поэтому это или электромагнитное управление, или тиристорное, или транзистроное. Процесс сварки под флюсом технически осуществим на проволоках диаметром не менее чем 2мм, ток дуги обычно не менее 200А. Зона закрыта от внешних воздействий колпаком из расплавленного флюса, поэтому устойчивость дуги и процесса в целом очень высокая, в большинстве случаев он осуществляется на переменном токе. Постоянный ток используется при сварке высоколигированных сталей, титановых сплавов из-за солевых флбсов содержащих фтор и хлор, и, соответственно, снижающих дуговую ионизацию процесса.

Сварка плавящимся электродом в среде защитных газов.

Поскольку при сварке плавящимся электродом в среде защитных газов работают на тех же участках ВАХ дуги, что и в предыдущих случаях и в большинстве оборудование тоже применяют постоянную скорость подачи проволоки. Все требования для сварки под флюсом здесь справедливы, кроме последнего. Процесс выполняется только на постоянном токе, как правило обратной полярности из-за низкой стабильности горения дуги и формирования шва. Кроме того, для этого способа сварки в очень широком диапазоне режимов характерен процесс периодических коротких замыканий дугового промежутка.

1. Если скорость нарастания тока маленькая – разрыв перемычки не происходитю.

2. Разбрызгивание электродного металла:

диаметром 0,8мм допустимый ток короткого замыкания 100-170А/мс;

диаметром 2мм допустимый ток короткого замыкания 10-20А/мс.

Для обеспечения достаточно большого диапазона регулирования тока необходимо регулирование скорости нарастания тока короткого замыкания. В традиционных ИП – это дополнительный дроссель с переключением обмоток и, соответственно, изменением индуктивности. В самых современных ИП – это системы автоматического регулирования с транзисторным управлением (инверторные ИП).

Особенности устойчивости горения дуги

переменного тока на плавящихся электродах

При смене полярности происходит угасание дугового разряда. Перерывы прохождения тока приводят к деионизации дугового промежутка, следовательно каждый полупериод зажигания дуги происходит практически заново.

Для маломощных дуг процесс зажигания всегда сопровождается пиком напряжения зажигания, превышающим напряжение стабильного горения дуги, связанном с повышенными затратами Е на рост ионизации.

В мощных дугах из-за большой тепловой инерции (электродов) напряжение зажигания мало отличается от напряжения горения дуги переменного тока. Для дуг переменного тока используется динамическая вольт-амперная характеристика дуги – зависимость изменения напряжения дуги от изменения напряжения тока.

При смене полярности дуговой разряд деионизируется, поэтому последующий полупериод в начале в разрядном промежутке возможны только токи силой порядка 10^-1-10 А.

Эти токи протекают до тех пор пока не начнется лавинообразное нарастание ионизации при напряжении зажигания дуги, после чего снова возникает дуговой разряд. Отсюда следует, необходимость сокращения времени перерывов горения дугового разряда, для повышения стабильности сварки.

1. Повышение напряжения холостого хода.

2. Индуктивная нагрузка в цепи (реактивный накопитель энергии).

В первых конструкциях сварочных аппаратов (первая половина 20в) для этого использовался отдельный или совмещенный с трансформатором дроссель. Во второй половине 20в были разработаны трансформаторы с увеличенным индуктивным сопротивлением и в настоящее время производятся только такие трансформаторы.

На стабильность горения сильно влияет напряжение холостого хода ИП, т.к. оно определяет время зажигания и угасания дуги каждый полупериод, поэтому из теоретических и экспериментальных исследований установлен допустимый уровень отношения напряжения холостого хода и напряжения на дуге U₂₀ /U_д >1,8. В противном случае для обеспечения стабильности горения дуги требуются большие индуктивности, которые сильно снижают динамические характеристики ИП, т.е. его способность реагировать на изменения, происходящие в дуговом разряде. Индуктивность выбирается из компромиссных решений, обеспечивающих и приемлемую устойчивость и приемлемые динамические свойства. При больших токах 200А и выше приемлемое горение дуги можно получить при приблизительно 60В, поэтому ступени большого тока сварочных аппаратов имеют пониженное напряжение холостого хода.

Предшествующие выводы относятся к ручной дуговой сварке, сварке под флюсом на переменном токе и многофазной сварке (многодуговой).