Источники тока и сварочное оборудование для ручной дуговой сварки

Для питания сварочной дуги при ручной дуговой сварке используются источники как переменного, так и постоянного тока. В качестве источников переменного тока используются сварочные трансформаторы типов ТД (ТД-300, ТД-500, ТД-307) и СТШ (СТШ-500, СТШ-500-80). В качестве источников постоянного сварочного тока используются сварочные преобразователи (ПСО-300-2, ПСО-315М), сварочные агрегаты (АДБ-309, АСБ-300-7) и сварочные выпрямители (ВДУ-504, ВД-301, ВД-502, ВКС-300). Способы регулирования силы сварочного тока для сварочных трансформаторов типа ТД приведено в приложении.

Требования к источникам тока для ручной дуговой сварки.

Для обеспечения устойчивости горения дуги источники тока для ручной дуговой сварки должны удовлетворять следующим требованиям:

- напряжение холостого хода должно обеспечивать надежное зажигание и стабильное горение сварочной дуги и отвечать правилам техники безопасности (не должно превышать Uxx = 80…90 В);

- должен быть надежным и простым в эксплуатации;

• обладать достаточной мощностью;

• обладать хорошими динамическими свойствами, т.е. обеспечивать быстрое восстановление напряжения дуги после коротких замыканий;

- внешняя вольтамперная характеристика источника тока должен быть круто падающей для ограничения токов короткого замыкания и повышения стабильности горения сварочной дуги (внешней вольтамперной характеристикой называется зависимость напряжения на клеммах источника от тока нагрузки).

На рис. 2 приведена внешняя вольтамперная характеристика источника тока для ручной дуговой сварки.

При малых значениях тока короткого замыкания затрудняется зажигание дуги, а при больших его значениях увеличивается перегрев токоведущих частей и электрода, возрастают потери металла на разбрызгивание. Поэтому у источников тока для ручной дуговой сварки отношение тока короткого замыкания Iкз и сварочного тока Iсв должно изменяться в следующих пределах: 1,25< Iкз/Iсв<2,0.

Надежное зажигание и стабильное горение сварочной дуги обеспечивается соблюдением условия (Uxx/Uд) = 1,8 – 2,5.

Напряжение холостого хода для источников ручной дуговой сварки изменяется в пределах Uxx = 60 – 80 В.

Рис.2. Внешняя вольтамперная характеристика источника тока

Напряжение дуги зависит от ее длины (и не зависит от силы сварочного тока)

U_д = a + b∙Lд, В (6), где a,b – постоянные коэффициенты, зависящие от материала электрода, от давления и свойств газовой среды; Lд – длина сварочной дуги.

Отсюда следует, что ΔUд = b∙ΔLд (7)

Напряжение на дуге в процессе ее горения составляет 18 – 28 В.

На рис.3 приводится доказательство того, что чем более крутая внешняя вольтамперная характеристика источника тока для ручной дуговой сварки, тем сварочная дуга горит более стабильно, т.е. вероятность её обрыва значительно уменьшается.

Рис. 3. Внешние вольтамперные характеристики источников сварочного тока: 1 – источник тока с крутопадющей характеристикой; 2 – источник тока с пологопадающей характеристикой; ΔUд – изменение напряжения сварочной дуги при изменении длины дуги в процессе сварки; ΔI1, ΔI2 – изменение силы сварочного тока.

Пусть у нас имеются два источника тока с двумя различными внешними вольтамперными характеристика. Первый источник тока имеет более крутую внешнюю вольтамперную характеристику, а второй – более пологую внешнюю вольтамперную характеристику.

Сварка проводится одним и тем же рабочим. Причем, чем меньше разброс длин дугl при сварке, тем выше квалификация сварщика.

Пусть сварка ведется короткой длиной дуги lo. В процессе сварки длина дуги изменяется в пределах lo - l < lд < lo + l , т.е. lд = lo  l. Соответственно, изменение напряжение дуги определяется выражением (7) Uд = 2bl.

Отложим величину Uд по оси U, тогда при сварке первым источником сила сварочного тока будет изменять на величину ΔI1, вторым источником будет изменять на величину ΔI2 (рис.3).

Из рис. 3 следует, что при использовании источника тока (кривая – 1) для ручной дуговой сварки с крутопадающей внешней вольтамперной характеристикой дуга горит более стабильно, чем при использовании источника тока с пологопадающей внешней вольтамперной характеристикой (кривая – 2), так как при изменении расстояния между электродами ΔLд изменение силы тока ΔI1 < ΔI2 (ΔI1 – изменение силы сварочного тока при использовании источника – 2)

Для устойчивости горения сварочной дуги источник сварочного тока должен очень быстро реагировать на малейшие изменения режима горения дуги. Напряжение сварочной дуги Uд обычно составляет 20 – 25 В.