Principalele tipuri de aparate de sudura

Fixarea pieselor prin sudare și lipire se bazează pe un principiu: turnarea elementelor de îmbinat cu metale topite. Numai la lipire se folosesc lipituri plumb-staniu cu punct de topire scăzut, iar la sudare, aceleași metale din care sunt realizate structurile sudate.

Legile fizice care operează în sudare

Pentru a transfera un metal dintr-o stare normală solidă în stare lichidă, acesta trebuie încălzit la o temperatură foarte ridicată, mai mare decât punctul său de topire. Mașinile electrice de sudură funcționează pe principiul generării de căldură într-un fir atunci când un curent electric trece prin el.

În prima jumătate a secolului al XIX-lea, acest fenomen a fost descris simultan de doi fizicieni: englezul James Joule și rusul Emil Lenz. Ei au demonstrat că cantitatea de căldură generată într-un conductor este direct proporțională cu:

1. produsul pătratului curentului care trece;

2. rezistența electrică a circuitului;

3. timpul de expunere.

Pentru a crea cantitatea de căldură capabilă să topească piesele metalice cu un curent, este necesar să o influențezi cu unul dintre aceste trei criterii (I, R, t).

Toate aparatele de sudură folosesc controlul arcului prin modificarea valorii curentului care curge. Restul doi parametri sunt clasificați ca suplimentari.

Tipuri de curent pentru mașini de sudat

În mod ideal, un curent electric de timp constant, care poate fi generat din surse precum bateriile reîncărcabile sau bateriile chimice sau generatoarele speciale, este cel mai potrivit pentru a încălzi uniform piesele și zona cusăturii.

Cu toate acestea, schema prezentată în fotografie nu este niciodată folosită în practică. S-a demonstrat că afișează un curent stabil care poate produce un arc neted și perfect.

Aparatele electrice de sudura functioneaza pe curent alternativ cu o frecventa industriala de 50 hertzi. În același timp, toate sunt create pentru lucrul pe termen lung și în siguranță al sudorului, ceea ce necesită instalarea unei diferențe minime de potențial între piesele sudate.

Cu toate acestea, pentru aprinderea fiabilă a arcului, este necesar să se mențină un nivel de tensiune de 60 ÷ 70 volți. Această valoare este luată ca valoare de pornire pentru circuitul de lucru în timp ce 220 sau 380 V este furnizat la intrarea aparatului de sudură.

Curent alternativ pentru sudare

Pentru a reduce tensiunea de alimentare a instalației electrice la valoarea de lucru a sudării, se folosesc transformatoare puternice de reducere, cu capacitatea de a regla valoarea curentului. La ieșire, ele creează aceeași formă sinusoidală ca în rețeaua de alimentare. Și amplitudinea armonică pentru arderea arcului este creată mult mai mare.

Proiectarea transformatoarelor de sudare trebuie să îndeplinească două condiții:

1.limitarea curenților de scurtcircuit în circuitul secundar, care, în funcție de condițiile de funcționare, apar destul de des;

2. arderea stabilă a arcului de aprindere necesară funcționării.

În acest scop, ele sunt proiectate cu o caracteristică externă volt-amper (VAC) care are o cădere abruptă. Acest lucru se realizează prin creșterea disipării energiei electromagnetice sau prin includerea unui șoc - o bobină de rezistență inductivă - în circuit.

În modelele mai vechi de transformatoare de sudură, metoda de comutare a numărului de spire în înfășurarea primară sau secundară este utilizată pentru a regla curentul de sudare. Această metodă laborioasă și costisitoare și-a depășit utilitatea și nu este utilizată în dispozitivele moderne.

Inițial, transformatorul este setat să livreze putere maximă, care este indicată în documentația tehnică și pe plăcuța de identificare a cutiei. Apoi, pentru a regla curentul de funcționare al arcului, acesta este redus în unul dintre următoarele moduri:

• conectarea unei rezistențe inductive la circuitul secundar. În același timp, panta caracteristicii I — V crește și amplitudinea curentului de sudare scade, așa cum se arată în fotografia de mai sus;

• modificarea stării circuitului magnetic;

• circuit tiristor.

Metode de reglare a curentului de sudare prin introducerea de rezistență inductivă în circuitul secundar

Transformatoare de sudareaceste lucrări pe acest principiu sunt de două tipuri:

1. cu un sistem de control al curentului lin datorită schimbării treptate a spațiului de aer din interiorul firului magnetic inductiv;

2. cu comutarea treptată a numărului de înfășurări.

În prima metodă, circuitul magnetic inductiv este format din două părți: una staționară și una mobilă, care este deplasată prin rotirea mânerului de comandă.

La întrefierul maxim se creează cea mai mare rezistență la fluxul electromagnetic și cea mai mică rezistență inductivă, care asigură valoarea maximă a curentului de sudare.

Apropierea completă a părții mobile a circuitului magnetic de cea staționară reduce curentul de sudare la cea mai mică valoare posibilă.

Reglarea în trepte se bazează pe utilizarea unui contact mobil pentru a comuta un anumit număr de înfășurări în etape.

Pentru aceste inductanțe, circuitul magnetic este făcut întreg, inseparabil, ceea ce simplifică ușor designul general.

O metodă de reglare a curentului bazată pe modificarea geometriei circuitului magnetic al transformatorului de sudare

Această tehnică se realizează folosind una dintre următoarele metode:

1. prin deplasarea secțiunii bobinelor mobile la o distanță diferită de bobinele montate staționari;

2. Prin reglarea poziției șuntului magnetic în interiorul circuitului magnetic.

În primul caz, transformatorul de sudură este creat cu o disipare crescută a inductanței datorită posibilității de a modifica distanța dintre înfășurările circuitului primar, staționar în regiunea jugului inferior, și înfășurarea secundară mobilă.

Se mișcă datorită rotirii manuale a mânerului arborelui de reglare, care funcționează pe principiul șurubului cu piuliță. În acest caz, poziția bobinei de putere este transferată printr-o diagramă cinematică simplă la un indicator mecanic, care este gradat în diviziuni ale curentului de sudare. Precizia sa este de aproximativ 7,5%.Pentru măsurători mai bune, în circuitul secundar este încorporat un transformator de curent cu un ampermetru.

La distanța minimă dintre bobine se generează cel mai mare curent de sudare. Pentru a o reduce, este necesar să mutați bobina mobilă în lateral.

Astfel de construcții ale transformatoarelor de sudură creează interferențe radio mari în timpul funcționării. Prin urmare, circuitul lor electric include filtre capacitive care reduc zgomotul electromagnetic.

Cum să porniți șuntul magnetic mobil

Una dintre versiunile circuitului magnetic al unui astfel de transformator este prezentată în fotografia de mai jos.

Principiul funcționării sale se bazează pe manevrarea unei anumite părți a fluxului magnetic în miez datorită includerii unui corp de reglare cu un șurub.

Transformatoarele de sudare comandate prin metodele descrise sunt realizate cu miezuri magnetice din foi de otel electric si bobine din fire de cupru sau aluminiu cu izolatie termorezistenta. Cu toate acestea, în scopul funcționării pe termen lung, acestea sunt create cu posibilitatea unui bun schimb de aer pentru a elimina căldura generată în atmosfera înconjurătoare, prin urmare au o greutate și dimensiuni mari.

În toate cazurile luate în considerare, curentul de sudare care circulă prin electrod are o valoare variabilă, ceea ce reduce uniformitatea și calitatea arcului.

Curent continuu pentru sudare

Circuite tiristoare

Dacă după înfășurarea secundară a transformatorului de sudură sunt conectate două tiristoare conectate opus sau un triac, prin electrozii de comandă, de la care circuitul de comandă este utilizat pentru a regla faza de deschidere a fiecărui semiciclu al armonicii, atunci devine posibil să reduceți curentul maxim al circuitului de putere la valoarea necesară pentru condițiile specifice de sudare.

Fiecare tiristor trece doar semiunda pozitivă a curentului de la anod la catod și blochează trecerea jumătății sale negative. Feedback-ul vă permite să controlați ambele semi-unde.

Corpul de reglare din circuitul de comandă stabilește intervalul de timp t1 în care tiristorul este încă închis și nu trece de semi-undă. Când un curent este furnizat circuitului electrodului de control la momentul t2, tiristorul se deschide și o parte din semiundă pozitivă, marcată cu semnul «+», trece prin el.

Când sinusoidul trece printr-o valoare zero, tiristorul se închide, nu va trece curent prin el însuși până când o semiundă pozitivă se apropie de anodul său și circuitul de control al blocului defazator dă o comandă electrodului de control.

În momentul t3 și T4, tiristorul conectat la contor funcționează conform algoritmului deja descris. Astfel, în transformatorul de sudare care utilizează un circuit tiristor, o parte din energia curentă este întreruptă la momentele t1 și t3 (se creează o pauză fără curent), iar pentru sudare se folosesc curenții care curg în intervalele t2 și t4.

De asemenea, acești semiconductori pot fi instalați într-o buclă primară mai degrabă decât în ​​circuitul electric. Acest lucru permite utilizarea tiristoarelor de putere mai mică.Dar, în acest caz, transformatorul va transforma părțile tăiate ale semi-undei undei sinusoidale, marcate cu semnele «+» și «-«.

Prezența unei pauze fără curent în perioadele de întrerupere a unei părți a armonicilor de curent este un neajuns al circuitului, care afectează calitatea arderii arcului. Utilizarea electrozilor speciali și a altor măsuri fac posibilă utilizarea cu succes a circuitului tiristor pentru sudare, care a găsit o aplicație destul de largă în structurile numite redresoare de sudare.

Circuite de diode

Redresoarele de sudare monofazate de putere redusă au o schemă de conectare în punte asamblată din patru diode.

Acesta creează o formă de curent redresat care ia forma unei semi-unde pozitive alternante continuu. În acest circuit, curentul de sudare nu își schimbă direcția, ci doar fluctuează în mărime, creând ondulații. Această formă menține arcul de sudare mai bine decât forma unui tiristor.

Astfel de dispozitive pot avea înfășurări suplimentare conectate la înfășurările de funcționare ale transformatorului de reglare a curentului. Valoarea sa este determinată de un ampermetru conectat la un circuit redresat printr-un șunt sau sinusoidal - printr-un transformator de curent.

Schema de pod a lui Larionov

Este proiectat pentru sisteme trifazate și funcționează bine cu redresoare de sudură.

Includerea diodelor conform schemei acestei punți face posibilă adăugarea vectorilor de tensiune la sarcină astfel încât să creeze o tensiune finală U out, care este caracterizată de mici ondulații și, conform legii lui Ohm, formează un arc. curent de formă similară pe electrodul de sudare. Este mult mai aproape de forma ideală de curent continuu.

Caracteristici ale utilizării redresoarelor de sudură

Curentul redresat în majoritatea cazurilor permite:

• este mai sigur să aprindeți arcul;

• asigură arderea sa stabilă;

• creați mai puține stropi de metal topit decât transformatoarele de sudare.

Acest lucru extinde posibilitățile de sudare, vă permite să conectați în mod fiabil aliajele de oțel inoxidabil și metalele neferoase.

Invertor de curent pentru sudare

Invertoarele de sudare sunt dispozitive care realizează conversia pas cu pas a energiei electrice conform următorului algoritm:

1. electricitatea industriala 220 sau 380 volti se schimba cu un redresor;

2. zgomotele tehnologice aparute sunt atenuate cu ajutorul filtrelor incorporate;

3. energia stabilizată este inversată într-un curent de înaltă frecvență (10 până la 100 kHz);

4. transformatorul de înaltă frecvență reduce tensiunea la valoarea necesară pentru aprinderea stabilă a arcului electrodului (60 V);

5. Redresorul de înaltă frecvență transformă electricitatea în curent continuu pentru sudare.

Fiecare dintre cele cinci trepte ale invertorului este controlată automat de un modul special de tranzistori din seria IGBT în modul feedback. Sistemul de control bazat pe acest modul aparține celui mai complex și mai scump element al invertorului de sudură.

Forma curentului redresat creat pentru arc de către invertor este practic aproape de o linie dreaptă perfectă. Vă permite să efectuați mai multe tipuri de sudare pe diferite metale.

Datorită controlului prin microprocesor al proceselor tehnologice care au loc în invertor, munca sudorului este mult facilitată de introducerea funcțiilor hardware:

• pornire la cald (mod Hot start) prin creșterea automată a curentului la începutul sudării pentru a facilita pornirea arcului;

• anti-stick (Anti Stick Mode), atunci când electrodul atinge piesele care trebuie sudate, valoarea curentului de sudare scade la valori care nu fac ca metalul să se topească și să se lipească de electrod;

• forțarea arcului (mod Forța arcului) atunci când picăturile mari de metal topit sunt separate de electrod când lungimea arcului este scurtată și există posibilitatea de a se lipi.

Aceste caracteristici permit chiar și începătorilor să realizeze suduri de calitate. Mașinile de sudură cu invertor funcționează în mod fiabil cu fluctuații mari ale tensiunii de intrare a rețelei.

Dispozitivele invertoare necesită o manipulare atentă și protecție împotriva prafului, care, dacă este aplicat componentelor electronice, poate perturba funcționarea acestora, duce la deteriorarea disipării căldurii și la supraîncălzirea structurii.

La temperaturi scăzute, poate apărea condens pe plăcile modulelor. Acest lucru va cauza daune și defecțiuni. Prin urmare, invertoarele sunt depozitate în încăperi încălzite și nu funcționează cu ele în timpul înghețului sau precipitațiilor.