какие вольтамперные характеристики могут иметь сварочные источники питания ответ
Билеты экзамена для проверки знаний специалистов сварочного производства 1 уровень
БИЛЕТ 4
ВОПРОС 1. Назовите основные наружные дефекты шва при РДС.
1. Нарушение размеров и формы шва, подрезы, прожоги, наплывы, свищи, не заваренный кратер.
2. Нарушение размеров и формы шва, трещины, поры, шлаковые включения.
3.Прожоги, наплывы, свищи, оксидные вольфрамовые включения, несплавления.
ВОПРОС 2. В каких пределах изменяется стандартный угол скоса кромки при V-образной разделки элементов стальных конструкций по ГОСТ 5264-80
ВОПРОС 3. Какой буквой русского алфавита обозначают алюминий и медь в маркировке стали?
1. Алюминий — А, медь — М.
2. Алюминий — В, медь — К.
3. Алюминий — Ю, медь — Д.
ВОПРОС 4. Укажите способ устранения влияния магнитного дутья
1. Увеличением параметров режима сварки, механической зачисткой свариваемых кромок.
2. Изменением места токоподвода, угла наклона электрода, заменой постоянного тока переменным.
3. Изменением угла раздела кромок, уменьшение зазора в стыке.
ВОПРОС 5. Что такое режим холостого хода сварочного трансформатора?
1. Первичная обмотка трансформатора подключена к питающей сети, а вторичная замкнута потребителем.
2. Первичная обмотка трансформатора подключена к питающей сети, а вторичная обмотка отключена от потребителя.
3. Первичная обмотка трансформатора не подключена к сети, а вторичная обмотка замкнута потребителем.
ВОПРОС 6. Что из перечисленного ниже влияет на выбор диаметра электрода и величины сварочного тока?
1. Марка и толщина свариваемого металла.
2. Температура окружающей среды.
3. Все перечисленное в п.п.1,2.
ВОПРОС 7. Укажите правильное подразделение электродов по типу покрытия по ГОСТ 9466?
1. Кремнесодержащие, марганцесодержащие и нейтральные покрытия.
2. Окислительные, восстановительные и пассивирующие покрытия.
3. Кислые, основные, целлюлозные и рутиловые покрытия
ВОПРОС 8. Для сварки какого класса сталей применяют электроды типов Э70, Э85, Э100, Э125, Э150?
1. Для сварки теплоустойчивых сталей.
2. Для сварки конструкционных сталей повышенной и высокой прочности.
3. Для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей.
ВОПРОС 9. Что из перечисленного ниже является причиной появления шлаковых включений?
1. Плохая защита места сварки от ветра на монтаже.
2. Следы влаги и масла на свариваемых кромках.
3. Низкое качество электродного покрытия при ручной дуговой сварке.
ВОПРОС 10. Когда наблюдается мелкокапельный перенос металла при сварке в защитных газах?
1. На малых значениях плотности сварочного тока.
2. На больших значениях плотности сварочного тока.
3. На средних значениях плотности сварочного тока.
ВОПРОС 11. Какой из перечисленных факторов в большей степени влияет на ширину шва при РДС?
1. Величина сварочного тока.
2. Поперечные колебания электрода.
3. Напряжение на дуге.
ВОПРОС 12. Укажите требования к режиму подогрева при сварке разнородных сталей перлитного класса
1. Устанавливается режим, соответствующий более легированной из свариваемых сталей.
2. Устанавливается режим, соответствующий менее легированной из свариваемых сталей.
3. Устанавливается усредненный режим подогрева.
ВОПРОС 13. Укажите, как влияет увеличение диаметра электрода (при неизменном токе) при ручной дуговой сварке на пространственную устойчивость дуги
1. Возрастает, так как уменьшается блуждание активного пятна.
2. Снижается, так как усиливается блуждание активного пятна по сечению конца электрода.
3. Никакого влияния не оказывает.
ВОПРОС 14. Какую вольтамперную характеристику должен имеет источник питания для РДС?
ВОПРОС 15. Укажите требования, предъявляемые к качеству подготовки поверхности кромок, пред сваркой
1. Разрешается применять металл в состоянии поставки.
2. Поверхности стыка кромок детали и прилегающая к ним зона должны быть чистой, без окалины, ржавчины, масла, смазки и грязи.
3. Поверхности стыка кромок детали и прилегающая к ним зона должны быть без следов влаги.
ВОПРОС 16. Укажите как выбирают плотность защитного стекла в сварочной маске при дуговой сварки
1. В зависимости от способа сварки.
2. В зависимости от величины сварочного тока.
3. В зависимости от остроты зрения сварщика.
ВОПРОС 17. Когда появляются временные сварочные деформации?
1. Образуются во время сварки.
2. Возникают после сварки.
3. Появляются после охлаждения свариваемого металла.
ВОПРОС 18. Какие дефекты допускается устранять сварщику (не привлекая руководителя работ)?
1. Любые дефекты, включая дефекты типа непроваров и трещин.
2. Трещины и межваликовые несплавления.
3. Поверхностные поры, шлаковые включения, межваликовые несплавления, подрезы.
ВОПРОС 19. Какая минимальная величина тока может оказаться смертельной для человека при попадании под электрическое напряжение?
1. Сила тока равная 1 мА.
2. Сила тока равная 10 мА.
3. Сила тока равная 50 мА.
ВОПРОС 20. Какой линией изображают невидимый сварной шов на чертеже?
1. Сплошной основной.
3. Штрих – пунктирной.
Для перехода на следующую страницу, воспользуйтесь постраничной навигацией ниже
Вольтамперной характеристике сварочной дуги
Соответствие выбранного источника питания
| Вольтамперная характеристика дуги | Внешняя вольтамперная характеристика источника питания | |||
| Крутопадающая | Пологопадающая | Жесткая | Возрастающая | |
| Падающая | соответствует | соответствует | не соответствует | не соответствует |
| Жесткая | соответствует | соответствует | не соответствует | не соответствует |
| Возрастающая | не соответствует | не соответствует | соответствует | соответствует |
Статической вольтамперной характеристикой дуги называют зависимость электрического напряжения от тока при постоянной длине дуги.
Напряжение дуги при малых плотностях тока в электроде падает при увеличении тока (падающая статическая характеристика), далее при увеличении плотности тока в определенном интервале остается практически постоянным (жесткая характеристика), а затем увеличивается с ростом тока в дуге (возрастающая характеристика).
Падение напряжения с ростом тока наблюдается только при малых токах (порядка до 50 А) и может быть отнесено за счет улучшения условий термической ионизации. После возбуждения дуги возникает большее число носителей заряда, проводимость столба дуги увеличивается и ток возрастает при уменьшении напряжения.
Дальнейшее увеличение тока приводит к росту поперечного сечения столба дуги без изменения его проводимости, поэтому напряжение на дуге остается практически постоянным.
Внешней вольтамперной характеристикой источника питания дуги называется зависимость напряжения источника питания (Uип) от величины сварочного тока (Iсв).
Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ)
Статическая вольт-амперная характеристика дуги показывает зависимость между установившимися значениями тока и напряжения дуги при постоянной ее длине.
Характеристика имеет три области
Первая область I характеризуется резким падением напряжения Uд на дуге с увеличением тока сварки Iсв. Такая характеристика называется падающей и вызвана тем, что при увеличении тока сварки происходит увеличение площади, а следовательно, и электропроводности столба дуги.
Во второй области II характеристики увеличения тока сварки не вызывают изменения напряжения дуги. Характеристика дуги на этом участке называется жесткой. Такое положение характеристики на этом участке происходит за счет увеличения сечения столба дуги, анодного и катодного пятен пропорционально величине сварочного тока. При этом плотность тока и падение напряжения на протяжении всего участка не зависят от изменения тока и остаются почти постоянными.
В третьей области III с увеличением сварочного тока возрастает напряжение на дуге Uд. Такая характеристика называется возрастающей. При работе на этой характеристике плотность тока на электроде увеличивается без увеличения катодного пятна, при этом возрастает сопротивление столба дуги и напряжение на дуге увеличивается.
Ток обратной полярности применяют при сварке тонкого металла легкоплавких сплавов, легированных, специальных и высокоуглеродистых сталей, чувствительных к перегреву, при полуавтоматической сварке арматуры и металлоконструкций легированной проволокой сплошного сечения, при сварке электродами с фтористо-кальциевым покрытием.
При сварке на переменном токе полярность электродов и условия существования дуги периодически изменяются в соответствии с частотой тока.
Для повышения устойчивости дуги переменного тока добавляют в покрытия электродов и сварочные флюсы такие материалы, как мел, мрамор, полевой шпат и др., содержащие калий, натрий, кальций и другие элементы.
Газы, вводимые в зону горения дуги для защиты расплавленного металла, оказывают влияние на зажигание дуги переменного тока. При сварке с инертными газами (гелий, аргон) зажигание дуги затруднено, но возбужденная дуга горит устойчиво.
При сварке вольфрамовым электродом в среде аргона происходит испарение частиц металла с поверхности сварочной ванны и ближайших холодных зон, вместе с которыми удаляются и окисные пленки, что улучшает условия сварки и качество шва.
Углекислый газ при сварке на переменном токе действует отрицательно, поэтому сварка в углекислом газе применяется преимущественно на постоянном токе обратной полярности.
Источники питания сварочной дуги имеют также свои вольт-амперные характеристики, которые могут быть падающими, жесткими и возрастающими.
Для стабильного горения дуги необходимо, чтобы было равенство между напряжениями и токами дуги (Uд, Iд) и источника питания (Uп, Iп).
Устойчивое горение сварочной дуги возможно только в том случае, когда источник питания сварочной дуги поддерживает постоянным необходимое напряжение при протекании тока по сварочной цепи.
Ручная электросварка обычно сопровождается значительными колебаниями длины дуги. При этом дуга должна гореть устойчиво, а ток дуги не должен сильно изменяться. Также часто требуется увеличить длину дуги, поэтому дуга должна иметь достаточный запас эластичности при удлинении, т. е. не обрываться.
Статическая характеристика сварочной дуги при ручной сварке обычно является жесткой, и отклонение тока при изменении длины дуги зависит только от типа внешней характеристики источника питания. При прочих равных условиях эластичность дуги тем выше, а отклонение тока дуги тем меньше, чем больше наклон внешней характеристики источника питания. Поэтому для ручной электросварки применяются источники питания с падающими внешними характеристиками. Это дает возможность сварщику удлинять дугу, не опасаясь ее обрыва, или уменьшать длину дуги без чрезмерного увеличения тока. Также обеспечиваются высокая устойчивость горения дуги и ее эластичность, стабильный режим сварки, надежное первоначальное и повторное зажигание дуги благодаря повышенному напряжению холостого хода, ограниченный ток короткого замыкания.
Ограничение этого тока имеет большое значение, так как при ручной дуговой сварке происходит переход капли расплавленного металла электрода на изделие, и при этом возможно короткое замыкание.
При больших значениях тока короткого замыкания происходят прожоги металла, прилипание электрода, осыпание покрытия электрода и разбрызгивание расплавленного металла. Обычно значение тока короткого замыкания больше тока дуги в 1,2-1,5 раз.
Основными данными технических характеристик источников питания сварочной дуги являются напряжение холостого хода, номинальный сварочный ток, пределы регулирования сварочного тока.
При сварке капли расплавленного металла замыкают дуговой промежуток, периодически изменяя силу тока и длину дуги, происходит переход от холостого хода к короткому замыканию, затем к горению дуги с образованием капли расплавленного металла, которая вновь замыкает дуговой промежуток. При этом ток возрастает до величины тока короткого замыкания, что приводит к сжатию и перегоранию мостика между каплей и электродом. Напряжение возрастает, дуга вновь возбуждается, и процесс периодически повторяется.
Изменения тока и напряжения на дуге происходят в доли секунды, поэтому источник питания сварочной дуги должен обладать высокими динамическими свойствами, т. е. быстро реагировать на все изменения в дуге.
ТЕСТ «Источники питания сварочной дуги»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«Седельниковское училище № 65».
Источники питания сварочной дуги
МДК 02.01. Оборудование, техника и технология электросварки
ПМ.02. Сварка и резка деталей из различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положениях
по профессии 150709.02 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы)
Составил: Баранов Владимир Ильич мастер производственного обучения
Седельниково, Омская область, 201 5
Источники питания сварочной дуги.
Каждый вопрос имеет один или несколько правильных ответов. Выберите верный ответ.
1. Какую внешнюю вольт-амперную характеристику может иметь источник питания для ручной дуговой сварки?
2. В соответствии с нормами безопасности труда, напряжение холостого хода не должно превышать:
Как осуществляется грубое регулирование силы тока в сварочном трансформаторе?
а) Путем изменения расстояния между обмотками.
б) Посредством изменения соединений между катушками обмоток.
4. Как осуществляется плавное регулирование силы тока в сварочном трансформаторе?
а) Путем изменения расстояния между обмотками.
б) Посредством изменения соединений между катушками обмоток.
5. Как осуществляется грубое регулирование силы тока в сварочном выпрямителе?
а) С помощью изменения расстояния между обмотками.
б) Путем изменения соединений между катушками обмоток
6. Как осуществляется плавное регулирование силы тока в сварочном выпрямителе?
а) Путем изменения расстояния между обмотками.
б) Посредством изменения соединений между катушками обмоток.
Инверторные источники обладают:
а) малой массой и габаритами;
б) низким коэффициентом полезного действия;
в) бесступенчатым регулированием сварочного тока.
Выпрямители имеют маркировку:
Напряжение холостого хода источника питания — это:
а) напряжение на выходных клеммах при разомкнутой сварочной цепи;
б) напряжение на выходных клеммах при горении сварочной дуги;
в) напряжение сети, к которой подключен источник питания.
10. Номинальные сварочный ток и напряжение источника питания — это:
а) максимальные ток и напряжение, которые может обеспечить источник;
б) напряжение и ток сети, к которой подключен источник питания;
в) ток и напряжение, на которые рассчитан нормально работающий источник.
Критерии оценок тестирования:
Оценка «отлично» 9-10 правильных ответов или 90-100% из 10 предложенных вопросов;
Оценка «хорошо» 7-8 правильных ответов или 70-89% из 10 предложенных вопросов;
Оценка «удовлетворительно» 5-6 правильных ответов или 50-69% из 10 предложенных вопросов;
Оценка неудовлетворительно» 0-4 правильных ответов или 0-49% из 10 предложенных вопросов.
Галушкина В.Н. Технология производства сварных конструкций: учебник для нач. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2012;
Овчинников В.В. Технология ручной дуговой и плазменной сварки и резки металлов: учебник для нач. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2010;
Маслов В.И. Сварочные работы6 Учеб. для нач. проф. образования – М.: Издательский центр «Академия», 2009;
Овчинников В.В. Оборудование, техника и технология сварки и резки металлов: учебник – М.: КНОРУС, 2010;
Куликов О.Н. Охрана труда при производстве сварочных работ: учеб. пособие для нач. проф. образования – М.: Издательский центр «Академия», 2006;
Виноградов В.С. Электрическая дуговая сварка: учебник для нач. проф. образования – М.: Издательский центр «Академия», 2010.
Курс профессиональной переподготовки
Библиотечно-библиографические и информационные знания в педагогическом процессе
Курс повышения квалификации
Охрана труда
Курс профессиональной переподготовки
Охрана труда
«Источники питания сварочной дуги»
МДК 02.01. Оборудование, техника и технология электросварки
ПМ.02. Сварка и резка деталей из различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положениях
по профессии 150709.02 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы).
· Диагностическая функция заключается в выявлении уровня знаний, умений, навыков учащегося. Это основная и самая очевидная функция тестирования. По объективности, широте и скорости диагностирования, тестирование превосходит все остальные формы педагогического контроля.
· Обучающая функция тестирования состоит в мотивировании учащегося к активизации работы по усвоению учебного материала. Для усиления обучающей функции тестирования могут быть использованы дополнительные меры стимулирования студентов, такие как: раздача преподавателем примерного перечня вопросов для самостоятельной подготовки, наличие в самом тесте наводящих вопросов и подсказок, совместный разбор результатов теста.
Вольтамперные характеристики источников питания дуговой сварки
Внешняя характеристика источников питания (сварочного трансформатора, выпрямителя и генератора) — это зависимость напряжения на выходных зажимах от величины тока нагрузки. Зависимость между напряжением и током дуги в установившемся (статическом) режиме называется дуги.
Внешние характеристики источников питания сварочной дуги показаны на рис. 90.
Рис. 90. Внешние характеристики источников питания:
1 — крутопадающая, 2 — пологопадающая, 3 — жесткая, 4 — пологовозрастающая
Для обеспечения стабильного горения дуги необходимо, чтобы характеристика сварочной дуги пересекалась с характеристикой источника питания (рис. 91).
Рис. 91. Внешние характеристики источников питания (а) и сварочной дуги (б) (сплошная линия — генератора, штриховая — дуги в момент возбуждения, штрихпунктирная — дуги при горении)
В момент зажигания дуги (рис. 91, а) напряжение падает по кривой от точки 1 до точки 2 — до пересечения с характеристикой генератора, т. е. до положения, когда электрод отводится от поверхности основного металла. При удлинении дуги до 3-5 мм напряжение возрастает по кривой 2-3 (в точке 3 осуществляется устойчивое горение дуги). Обычно ток короткого замыкания превышает рабочий ток, но не более чем в 1,5 раза. Время восстановления напряжения после короткого замыкания до напряжения дуги не должно превышать 0,05 с.
На рис. 91, б показаны падающие характеристики 1 и 2 источника питания при жесткой характеристике дуги 3, наиболее приемлемой при ручной дуговой сварке.
Напряжение холостого хода (без нагрузки в сварочной цепи) при падающих внешних характеристиках всегда больше рабочего напряжения дуги, что способствует значительному облегчению первоначального и повторного зажигания дуги. Напряжение холостого хода не должно превышать 75 В при номинальном рабочем напряжении 30 В. Для постоянного тока напряжение зажигания должно быть не менее 30-35 В, а для переменного тока 50-55 В. Согласно ГOCT 7012-77E для трансформаторов, рассчитанных на сварочный ток 2000 А, напряжение холостого хода не должно превышать 80 В.
Повышение напряжения холостого хода источника переменного тока приводит к снижению косинуса «фи». Иначе говоря, увеличение напряжения холостого хода снижает коэффициент полезного действия источника питания.
Источник питания для ручной дуговой сварки плавящимся электродом и автоматической сварки под флюсом должен иметь падающую внешнюю характеристику. Жесткая характеристика источников питания (см. рис. 90, кривая 3) необходима при выполнении сварки в защитных газах (аргоне, углекислом газе, гелии) и некоторыми видами порошковых проволок, например СП-2. Для сварки в защитных газах применяются также источники питания с полого-возрастающими внешними характеристиками (см. рис. 90, кривая 4).
Статическая вольт-амперная характеристика дуги показывает зависимость между установившимися значениями тока и напряжения дуги при постоянной ее длине.
Характеристика имеет три области
Первая область I характеризуется резким падением напряжения Uд на дуге с увеличением тока сварки Iсв. Такая характеристика называется падающей и вызвана тем, что при увеличении тока сварки происходит увеличение площади, а следовательно, и электропроводности столба дуги.
Во второй области II характеристики увеличения тока сварки не вызывают изменения напряжения дуги. Характеристика дуги на этом участке называется жесткой. Такое положение характеристики на этом участке происходит за счет увеличения сечения столба дуги, анодного и катодного пятен пропорционально величине сварочного тока. При этом плотность тока и падение напряжения на протяжении всего участка не зависят от изменения тока и остаются почти постоянными.
В третьей области III с увеличением сварочного тока возрастает напряжение на дуге Uд. Такая характеристика называется возрастающей. При работе на этой характеристике плотность тока на электроде увеличивается без увеличения катодного пятна, при этом возрастает сопротивление столба дуги и напряжение на дуге увеличивается.
Род тока при сварке — постоянный или переменный, полярность на постоянном токе может быть прямой (минус от источника на электроде), или обратной (минус от источника присоединяется к детали).
Ток обратной полярности применяют при сварке тонкого металла легкоплавких сплавов, легированных, специальных и высокоуглеродистых сталей, чувствительных к перегреву, при полуавтоматической сварке арматуры и металлоконструкций легированной проволокой сплошного сечения, при сварке электродами с фтористо-кальциевым покрытием.
При сварке на переменном токе полярность электродов и условия существования дуги периодически изменяются в соответствии с частотой тока.
В каждом полупериоде ток и напряжение меняют полярности при переходе синусоиды через нулевое значение. Дуга при этом угасает, температура активных пятен и дугового промежутка снижается. Повторное зажигание дуги в новом полупериоде происходит при повышенном напряжении — пике зажигания, которое выше напряжения на дуге.
Для повышения устойчивости дуги переменного тока добавляют в покрытия электродов и сварочные флюсы такие материалы, как мел, мрамор, полевой шпат и др., содержащие калий, натрий, кальций и другие элементы.
Газы, вводимые в зону горения дуги для защиты расплавленного металла, оказывают влияние на зажигание дуги переменного тока. При сварке с инертными газами (гелий, аргон) зажигание дуги затруднено, но возбужденная дуга горит устойчиво.
При сварке вольфрамовым электродом в среде аргона происходит испарение частиц металла с поверхности сварочной ванны и ближайших холодных зон, вместе с которыми удаляются и окисные пленки, что улучшает условия сварки и качество шва.
Углекислый газ при сварке на переменном токе действует отрицательно, поэтому сварка в углекислом газе применяется преимущественно на постоянном токе обратной полярности.
Источники питания сварочной дуги имеют также свои вольт-амперные характеристики, которые могут быть падающими, жесткими и возрастающими.
Для стабильного горения дуги необходимо, чтобы было равенство между напряжениями и токами дуги (Uд, Iд) и источника питания (Uп, Iп).
Источники питания с падающей и жесткой характеристиками применяют при ручной дуговой сварке, с возрастающей характеристикой — при полуавтоматической сварке, с жесткой и возрастающей — при автоматической сварке под флюсом и для наплавки.
Устойчивое горение сварочной дуги возможно только в том случае, когда источник питания сварочной дуги поддерживает постоянным необходимое напряжение при протекании тока по сварочной цепи.
Ручная электросварка обычно сопровождается значительными колебаниями длины дуги. При этом дуга должна гореть устойчиво, а ток дуги не должен сильно изменяться. Также часто требуется увеличить длину дуги, поэтому дуга должна иметь достаточный запас эластичности при удлинении, т. е. не обрываться.
Статическая характеристика сварочной дуги при ручной сварке обычно является жесткой, и отклонение тока при изменении длины дуги зависит только от типа внешней характеристики источника питания. При прочих равных условиях эластичность дуги тем выше, а отклонение тока дуги тем меньше, чем больше наклон внешней характеристики источника питания. Поэтому для ручной электросварки применяются источники питания с падающими внешними характеристиками. Это дает возможность сварщику удлинять дугу, не опасаясь ее обрыва, или уменьшать длину дуги без чрезмерного увеличения тока. Также обеспечиваются высокая устойчивость горения дуги и ее эластичность, стабильный режим сварки, надежное первоначальное и повторное зажигание дуги благодаря повышенному напряжению холостого хода, ограниченный ток короткого замыкания.
Ограничение этого тока имеет большое значение, так как при ручной дуговой сварке происходит переход капли расплавленного металла электрода на изделие, и при этом возможно короткое замыкание.
При больших значениях тока короткого замыкания происходят прожоги металла, прилипание электрода, осыпание покрытия электрода и разбрызгивание расплавленного металла. Обычно значение тока короткого замыкания больше тока дуги в 1,2-1,5 раз.
Основными данными технических характеристик источников питания сварочной дуги являются напряжение холостого хода, номинальный сварочный ток, пределы регулирования сварочного тока.
Напряжение холостого хода источника сварочного тока — напряжение на его зажимах при отсутствии дуги, номинальный сварочный ток — допустимый по условиям нагрева источника питания ток при номинальном напряжении на дуге.
В процессе сварки непрерывно меняются значения тока и напряжения на дуге в зависимости от способа первоначального возбуждения дуги и при горении дуги — характера переноса электродного металла в сварочную ванну.
При сварке капли расплавленного металла замыкают дуговой промежуток, периодически изменяя силу тока и длину дуги, происходит переход от холостого хода к короткому замыканию, затем к горению дуги с образованием капли расплавленного металла, которая вновь замыкает дуговой промежуток. При этом ток возрастает до величины тока короткого замыкания, что приводит к сжатию и перегоранию мостика между каплей и электродом. Напряжение возрастает, дуга вновь возбуждается, и процесс периодически повторяется.
Изменения тока и напряжения на дуге происходят в доли секунды, поэтому источник питания сварочной дуги должен обладать высокими динамическими свойствами, т. е. быстро реагировать на все изменения в дуге.
Источники тока для питания сварочной дуги должны иметь специальную сварочную внешнюю характеристику.
Внешней характеристикой источника питания (ВАХ) называется зависимость между напряжением на его выходных клеммах и током в сварочной цепи.
Внешние характеристики (рис.2.) могут быть следующих основных видов: крутопадающая1, пологопадающая 2, жесткая 3, возрастающая4.
Рис.2. Основные типы внешних характеристик источников питания для дуговой сварки: 1 – крутопадающая, 2 – пологопадающая, 3 – жесткая, 4 – возрастающая
Источник тока с соответствующей внешней характеристикой выбирают в зависимости от вольтамперной характеристики дуги (рис. 1).
Участки1и 2 ВАХ (рис. 1) соответствуют режимам сварки, применяемым при ручной сварке плавящимся покрытым электродом, а также неплавящимся электродом в среде защитных газов.
Механизированная сварка под флюсом соответствует2 области (рис. 1) и частично захватывает 3область (рис. 1) при использовании тонких электродных проволоки повышенной плотности тока, сварка плавящимся электродом в защитных газах соответствует3 области ВАХ (рис.1). Для питания дуги с падающей или жесткой ВАХ применяют источники питания с падающей или пологопадающей внешней характеристикой.
Для питания дуги с возрастающей ВАХ применяют источники тока с жесткой или возрастающей внешней характеристикой.
Для питания сварочной дуги применяют источники переменного тока (сварочные трансформаторы) и источник постоянного тока – сварочные генераторы с приводом от электродвигателя (сварочные преобразователи), сварочные генераторы с приводом от двигателя внутренне го сгорания (сварочные агрегаты) и полупроводниковые сварочные выпрямители.
Сварочные трансформаторы благодаря своим технико-экономическим показателям имеют преимущества по сравнению с источниками постоянного тока. Они проще в эксплуатации, долговечнее, обладают более высоким к.п.д.
Источники постоянного тока предпочтительнее в технологическом отношении: при их применении повышается устойчивость горения дуги, улучшаются условия сварки в различных пространственных положениях и др.
Основные технические показатели источников питания сварочной дуги: внешняя характеристика, напряжение холостого хода, относительная продолжительность работы (ПР) и относительная продолжительность включения (ПВ) в прерывистом режиме.
Величина ПРопределяется как отношение продолжительности рабочего периода источника питания к длительности полного цикла работы и выражается в процентах:
tр– непрерывная работа под нагрузкой (сварка);
tц– длительность полного цикла (сварка + пауза).
Оптимальная величина ПРпринята 60 %.
Различие между ПР и ПВсостоит в том, что в первом случае источники питания во время паузы не отключаются от сети и при разомкнутой сварочной цепи работают на холостом ходу, а во втором случае источники полностью отключаются от сети, что имеет место при механизированной сварке.
Устойчивое горение дуги возможно при условии пересечения ее статической характеристики с внешней характеристикой источника, т.е. когда Uдуги = Uист .
Iсв =160 А напряжение источника, как видно из графика, станет Uист = 18 В меньше напряжения дуги, условие Uдуги = Uист не выполняется, однако при таком токе устойчивой будет дуга длиной lд = 3 мм.
Из (рис.3) видно, что диапазон регулирования устойчивого режима сварки (тока
и напряжения) для изменения длины дуги от 7 до 1 мм составляет для Iсв = 130…170А, для напряжения U = 33…8 В.
Другим показателем работы источника сварочного тока является продолжительность работы (ПР) или продолжительность включения (ПВ). Эти величины характеризуют повторно-кратковременный режим работы, на который рассчитаны источники
Рис.3 Вольтамперные характеристики сварочной дуги
Электрическая сварочная дуга при сварке покрытыми электродами является видом нагрузки, который отличается от других потребителей электроэнергии:
Ø для зажигания дуги нужно напряжение, значительно выше, чем для поддержания ее горения;
Ø дуга горит с перерывами, во время которых электрическая цепь или разрывается, или происходит короткое замыкание;
Ø во время горения дуги с изменением ее длины lд(в пределах 0. 20 мм ) изменяется сопротивление, что приводит к изменению напряжения Uд (в пределах 20. 40 В) и силы сварочного тока Iсв;
Ø при коротком замыкании (в моменты зажигания дуги и перехода капли расплавленного металла на изделие) напряжение между электродом и изделием падает до нуля.
Эти особенности дуги обусловливают такие требования к источникам питания (для ручной дуговой сварки):
1. Напряжение холостого хода должно быть в два-три раза выше напряжения дуги. Это необходимо для легкого зажигания дуги, в то же время оно должно быть безопасным для сварщика при условии выполнения им необходимых правил. Госстандарт устанавливает максимальное напряжение холостого хода Uх.хне более 80В — для источников питания переменного тока и 90 В – для и.п. постоянного тока.
2. Необходимо, чтобы сила тока при коротком замыкании Iкз была ограничена. Нормальный процесс дуговой сварки обеспечивается, если
Iкз / Iсв = 1,1. 1,5 (в некоторых случаях — 2)
3. Изменения напряжения дуги, происходящих в результате изменения ее длины, не должны вызывать существенного изменения силы сварочного тока, а следовательно, изменения теплового режима сварки (необходимо, чтобы источник питания имел специальную форму внешней характеристики).
4. Время восстановления напряжения от 0 до 25 Впосле короткого замыкания не должно превышать 0,05 с, что обеспечивает устойчивость дуги.
Цель работы: Изучить и построить ВАХ источников питания