5.2. Источники питания для импульсно-дуговой сварки неплавящимся электродом в инертных газах

5.2.1. Особенности сварки неплавящимся электродом

Сварка тонкостенных конструкций из высокопрочных, нержавеющих, жаропрочных сталей и сплавов, а также алюминиевых, магниевых и ти­тановых сплавов осуществляется неплавящимся электродом в инертных газах. Наибольшее распространение получила аргонодуговая сварка свободной (несжатой) дугой (рис.5.12.).

Рис. 5.12. Схема сварки неплавящимся электродом в инертных газах: 1 –токоподвод, 2 – электрод, 3 – сопло, 4 – присадочный материал, 5 – изделие, 6 – инертный газ

Неплавящийся электрод пред­ставляет собой пруток диаметром от I до 8 мм из вольфрама чистого либо с добавками окислов лантаноидов. Он закрепляется в сварочной горелке с помощью цангового механизма. Инертный газ продувается через горелку и защищает разогретый электрод и зону сварки от воздействия воздуха. В зависимости от диаметра электрода величина сварочного тока составляет от 30 до 500 А при напряжении на дуге от 10 до 20 В. Сварка выполняется током прямой полярности (минус на электроде, плюс на детали). В сравнении с дугой током обратной полярности наблюдается более благоприятное распределение тепла дуги, поскольку большая его часть уходит в анод (свариваемое изделие) благодаря плазменному потоку с катода на анод. Это позволяет увеличить токовую нагрузку на электрод и тем самым поднять производительность процесса.

Требования к источнику питания определяются формой вольтамперной характеристики (ВАХ) дуги, маркой и толщиной свариваемого металла. Последние определяют род сварочного тока (постоянный, переменный) и характер его модуляции (непрерывный, импульсный униполярный, импульсный разнополярный, высокочастотный). При сварке неплавящимся электродом ВАХ дуги – жесткая, поэтому внешняя характеристика источника должна быть крутопадающей с напряжением холостого хода около 50-60 В, что в 4-6 раз превышает рабочее напряжение. При этом обеспечивается устойчивость процесса сварки благодаря стабилизации тока при колебаниях длины дуги, что особенно важно для сварки тонкостенных конструкций.

Начальное зажигание дуги в большинстве случаев осуществляется бесконтактным способом с помощью высоковольтного высокочастот­ного генератора - осциллятора или возбудителя. Защита основного источника питания от высокого напряжения высокочастотного гене­ратора осуществляется с помощью фильтра высоких частот. Контактный способ зажигания дуги неприемлем, так как большой ток короткого замыкания приводит к разрушению электрода и, как следствие, - к вольфрамовым включениям в металл шва и повы­шенному расходу электрода.

Заварка кратера при механизированной сварке должна обеспечиваться плавным снижением тока специальными устройствами. Эти же устройства можно использовать для обеспечение плавного нарастания тока в начале сварки и для контактного зажигания дуга с одновременным отводом электрода от изделия на заданную длину дуги. Это обеспечивает защиту электрода от разрушения и исключает вольфрамовые включения в начала шва. Поэтому источники постоянного тока должны обеспечивать плавное изменение тока с высокой краткостью - не менее пяти. Обычные регуляторы тока воздействуют на тиристорный выпрямительный блок (изменяя угол поджигания тиристора) или обмотку управления трансформатора. В новейших конструкциях источников регулирование выполняется с помощью инвертора, или полупроводникового коммутатора.