Источники питания (сокращенно ИП), применяемые для сварки, – это разнообразные устройства, выполняющие преобразование переменного тока промышленной частоты (на территории нашей страны она равна 50 Гц). К ним относятся также генераторы, самостоятельно продуцирующие электрическую энергию с заданными рабочими характеристиками. Электродуговая сварка осуществляется благодаря обеспечению особых величин тока и напряжения питания. Усредненный вариант выглядит так: первый параметр отличается очень большими значениями, а второй, наоборот, – невысокими. Поэтому присутствующее в промышленной либо городской сети напряжение нужно понизить. Это – как минимум. А цель программы-максимум – приведение рабочих показателей в диапазон, соответствующий специфике предполагаемых к проведению работ. Ввиду этого, ИП для формирования сварочной дуги должны удовлетворять особым требованиям.
Основные требования
Ниже представлены наиболее критичные характеристики рассматриваемых устройств, без которых их эксплуатация невозможна, либо сопряжена с проблемами.
Обеспечение легкости зажигания электродуги.
Поддержка стабильности ее горения.
Контроль верхнего предела тока КЗ (здесь и далее Короткое Замыкание).
Обладание хорошими динамическими показателями.
Удовлетворение требований, связанных с электробезопасностью.
Под динамическими показателями понимается то, насколько быстро восстановится напряжение, отсчитывая от момента вхождения электрода в контакт с массой (то есть, когда возникает КЗ) до возгорания дуги. Последнее событие свидетельствует об электрическом пробое воздуха.
Для вспыхивания дуги достаточно напряжения примерно 20 вольт. Хорошим считается источник, обеспечивающий пробой воздуха с момента КЗ в течение отрезка времени, не превышающего пять сотых секунды. Чем этот интервал меньше, тем динамические характеристики лучше.
Поддержка стабильного горения электродуги подразумевает регулирование в автоматическом режиме изменений величин напряжения от 60В-90В до 18В-20В. Первый диапазон соответствует холостому ходу (сокращенно ХХ). Напряжение второго диапазона характерно рабочему режиму.
Этим требованиям должны удовлетворять все устройства данной функциональной направленности. Причем самодельные сварочные аппараты, изготовленные на основе блока питания (далее БП) персонального компьютера, не являются исключением.
К слову, ПК обычно оснащаются импульсными БП. Они как раз и работают на понижение напряжения электросети. Поэтому сборка рассматриваемых устройств с их использованием не является какой-то архисложной задачей. Но сфера применения таких источников питания ограничена сваркой только тонких металлических пластин.
Классификация
Для классификации ИП сварочной дуги применяется множество критериев. Из них основные, это такие, как по:
вольтамперной характеристике (аббревиатура ВАХ);
типу продуцируемого тока;
методу выработки электроэнергии – производители либо преобразователи;
способности к перемещению – стационарные либо мобильные;
количеству одновременно подключаемых сварочных постов;
сфере применения – для сварочных работ в защитной газовой среде (включая аргонодуговую) либо под флюсом, для выполнения ручной сварки.
В число ключевых рабочих характеристик сварочного аппарата, принимаемые сварщиком во внимание в первую очередь, входят предназначение имеющегося в распоряжении устройства, а также выдаваемый им ток. Требование подбора аппарата по ВАХ является в очень многих случаях превалирующим.
В этом плане приведем два примера.
Процедура сваривания в защитной газовой среде должна вестись аппаратами, варящими на постоянном токе и отличающимися жесткой характеристикой.
Выполнение полуавтоматической либо ручной сварки под слоем, обеспечивающим изоляцию сварочной ванны (это – флюс), осуществляется аппаратами с выходным током обоих видов – как с постоянным, так и с изменяющимся по амплитуде, то есть, переменным –, но обязательно имеющими падающую ВАХ.
Сегодня существуют также универсальные ИП сварочной дуги. Помимо способности работать во многих режимах, они предоставляют возможность работать на сварочных токах разного типа и модифицировать вольтамперную характеристику.
О чем говорит вольтамперная характеристика
Статическая ВАХ отображает то, как зависят установившиеся рабочие величины напряжения и тока электродуги при условии постоянства ее размера.
Как видно из рисунка, у характеристики имеются 3 области. Коротко рассмотрим их особенности.
Область первая. Это резкое падение напряжения на электродуге, сопровождаемое возрастанием сварочного тока. Данную ВАХ принято называть падающей. Ее формирование в таком виде обусловлено увеличением столба электродуги, когда значение сварочного тока растет. Ведь это явление свидетельствует об увеличении электропроводности этого самого столба.
Область вторая. Такой участок ВАХ называется жестким. Его особенность – неизменность напряжения электродуги, несмотря на рост сварочного тока в широком диапазоне. Причина такой картины – столб электродуги увеличивается в сечении. Анодное и катодное пятна также изменяют свои размеры в большую сторону в прямой пропорциональной зависимости от значения сварочного тока. Однако все это не сказывается на динамике напряжении и показателе плотности тока. На жестком участке ВАХ эти параметры если и меняются, то весьма незначительно.
Область третья. Рост тока сварки сопровождается увеличением значения напряжения на электродуге. Подобную характеристику принято называть возрастающей. Работа на данном участке отличается повышением тока, не сопровождающегося увеличением площади катодного пятна. А по причине возрастания сопротивления электродуги напряжение также изменяется в большую сторону. Известная из курса средней школы формула U=І×R и здесь актуальна.
Разновидности преобразователей
Ключевое отличие ИП сварочной дуги кроется в принципе, лежащим в основе преобразования электротока. Эти устройства подразделяются на 4 основных вида. Но прежде чем приступить к их более подробному рассмотрению, необходимо отметить один важный момент. Речь идет о, так сказать, особняком стоящих генераторах, которые принято называть агрегатами.
Такие машины являются первичными, а не вторичными источниками электроэнергии. Они самостоятельно вырабатывают питание и не выполняют функцию его преобразования, будучи подключенными к одной из сетей – промышленной либо городской. Основным компонентом агрегатов является ДВС (общепринятая аббревиатура словосочетания Двигатель Внутреннего Сгорания), работающий на высокооктановом либо дизельном топливе. Второй заметно дороже, но этот минус нивелируется большим моторесурсом и повышенной мощностью. А теперь более подробно об устройствах, являющихся преобразователями по определению.
Трансформатор
Сварочный аппарат такого типа является наиболее простым. Его базовый компонент – дроссель, называемый также реактивной катушкой индуктивности. Основная функция обыкновенного трансформатора – понижение сетевого вольтажа до отметки, колеблющейся в диапазоне min 60В…max 80В (на ХХ) и поддерживать значение этого показателя в ходе работы приблизительно 20В.
Сваривает трансформатор исключительно переменным током. Из достоинств данного устройства стоит выделить:
бесшумность работы;
надежность, сочетающаяся с хорошей ремонтопригодностью;
относительно небольшие затраты электроэнергии;
высокое значение КПД;
доступная цена.
Наряду с плюсами у трансформатора имеются и недостатки. Связаны они, в основном, со сваркой переменным током. Назовем основные минусы.
Большой вес.
Значительные габариты.
Нестабильное горение дуги. На эту характеристику оказывают сильное влияние перепады входного напряжения.
Ограниченный список металлов, которые поддаются свариванию переменным током. В большинстве своем это сплавы малоуглеродистые.
Выпрямитель
Как можно понять из названия, данное устройство преобразует переменный ток в ток с неизменной амплитудой – постоянный. Решается эта задача путем использования полупроводниковых твердотельных деталей, изготовленных на базе кремния (элемент Sі) и кадмия (элемент Сd). Выпрямители бывают одно- и трехфазные и могут иметь любую вольтамперную характеристику – жестко установленную на этапе производства или модифицируемую пользователем в соответствии со спецификой предполагаемых к выполнению, связанных со сваркой.
У этих устройств множество достоинств:
небольшое потребление электроэнергии;
габариты, а также масса заметно меньше в сравнении с трансформаторами;
высокий КПД;
на ХХ малые потери;
широкий спектр применения: можно сваривать любые сплавы.
Но и без недостатков здесь не обошлось, Основные такие:
в ходе сварки наблюдается значительное нагревание. Поэтому нужно организовать эффективную систему охлаждения с последующим обязательным контролем ее функционирования;
повышенная чувствительность к появляющимся во внешней сети перепадам напряжения;
достаточно высокая цена.
Преобразователи
Такое устройство формирует постоянный ток из тока переменного на основе механического способа. В принципе, это ни что иное, нежели электродвигатель. Он обеспечивает вращение вала генератора тока постоянного. Подобные устройства в свое время были, так сказать, «пионерами» в сфере осуществления сварки этим способом. К числу их достоинств причисляются следующие факторы:
нечувствительность к перепадам входного напряжения – характеристики выходного тока стабильны;
весьма большое значение продуцируемого тока – 300А…500А. У некоторых моделей этот показатель достигает отметки 1000А. Для работ определенного рода это имеет принципиальное значение. Например, когда свариваются металлические плиты большой толщины.
К недостаткам можно отнести:
большой вес. Встречаются преобразователи с массой 500 килограмм;
необходимость проведения регулярного техобслуживания. Связано это требование с особенностями конструкции данных устройств. В них присутствуют детали, вращающиеся с очень высокой скоростью;
малая величина КПД. Причина – много энергии уходит впустую на то, чтобы только раскрутить вал электродвигателя.
Инверторы
Инверторы представляют собой особую категорию ИП сварочной дуги. В бытовой сфере – это оптимальный вариант оборудования для сварки. Небольшие размеры в сочетании с удобством в обращении обусловливают использование данных устройств при наличии ограничений по мощностным показателям, обеспечиваемым сетью и, кроме того, в условиях работы, требующей мобильности. Большинство моделей инверторов можно подключать в сеть (без риска ее перегруза) через обычную всем нам привычную розетку.
В основе их принципа действия находится инверсия. Этот термин обозначает явление, когда энергия зеркально трансформируется из одного физического состояния в иное. Инвертор выполняет сварочное соединение переменным током, получаемым из тока постоянного, который формируется, в свою очередь, из переменного тока промышленной сети.
Благодаря инверсии частота вырабатываемого тока может возрасти в тысячу раз и достичь отметки 50 кГц. Это позволило существенно уменьшить вес и габаритные характеристики устройства. В некоторых инверторных ИП сварочной дуги реализовано два режима – сварка переменным, а также постоянным током. К плюсам, помимо небольших размеров, можно отнести:
при сварке наблюдается разбрызгивание капель раскаленного металла в небольшой степени.
Перечень минусов инверторов невелик:
значительная стоимость ремонта;
плохо переносит отрицательные температуры;
требует защиту от пыли и, в целом тщательный уход.
Для выполнения ручной сварки инвертор – наиболее оптимальный вариант.
Испытания
Контроль качества ИП дуговой сварки осуществляется путем испытаний нескольких образцов, отобранных случайным образом из партии, отправляемой на склад готовой продукции. Регламентируют эту процедуру нормы ГОСТа 25616-83. Коротко рассмотрим его основные положения.
Методы испытаний
Существует два метода испытаний ИП дуговой сварки.
Дифференцированный метод
Применяется с целью оценки следующих характеристик данных устройств:
уровень эластичности электродуги;
качество сформированного шва;
степень разбрызгивания расплавленного металла;
стабильность процедуры сварки
начальное зажигание электродуги;
По результатам проведенного дифференцированного способа испытаний ИП сварки автоматического и полуавтоматического типа в среде углекислого газа (СО2) оцениваются:
качество процесса формирования шва;
объем потерь металла;
надежность протекания процедуры сварки.
Сфера применения дифференцированного метода зависит от предназначения данных устройств. Если для сварки ручной электродуговой, тогда этот способ задействуется при испытаниях:
периодических. То есть, проводимых в сроки, которые устанавливает актуальная нормативно-техническая документация;
типовых. Выполняются для оценивания эффективности произведенных модификаций конструкции и их целесообразности;
предварительных. По их результатам определяется возможность передачи опытных образцов на приемочные испытания;
приемочных. Цель проведения – решение вопроса о целесообразности массового производства данной продукции.
Для ИП сварочной дуги в среде СО2 кроме вышеуказанных осуществляются также сравнительные испытания.
Совокупный метод
Применяется при проведении сравнительных испытаний. По его результатам оцениваются, в целом, сварочные свойства на основе обобщенного единичного параметра. Сравнение проводится не с одним, а с двумя экземплярами ИП. Причем значения показателей их сварочных характеристик должны отличаться и быть заранее известны.
Испытания ИП для ручной сварки
Сварочные качества оценивают два сварщика независимо один от другого. Уровень их квалификации должен быть не ниже 5-го разряда.
Проведение зачетных сварок должно предварять выполнение сварщиками пробных наплавок в количестве не меньше двух.
Оценка сварочных показателей, когда проводятся сравнительные, а также периодические испытания, осуществляется путем наплавки в нижнем положении.
Оценку сварочных характеристик ИП при выполнении предварительных, типовых и приемочных испытаний следует осуществлять наплавкой в двух положениях, как нижнем, так и вертикальном. В последнем случае направление проходки – снизу-вверх.
Начальная температура (обозначение Тн) образца, взятого для наплавки, должна находится в диапазоне +15°С≤ Тн ≤35°С.
Вдоль линии оси каждого образца наплавляется лишь 1 валик.
Определение сварочных качеств ИП осуществляется для минимальных и максимальных значений всех диапазонов изменения тока, доступных к регулировке. Отдельно оговорен вариант этой процедуры, когда смежные диапазоны регулировки тока перекрываются. В данном случае испытания должны проводиться следующим образом: сила тока устанавливается на максимальном значении, реализуемом в предшествующем диапазоне, и на минимальном значении, доступном в последующем диапазоне. Причем все это при идентичных диаметрах сварочных электродов и рабочих режимах.
Подбор электродов для сварки по диаметру выполняется с учетом требования, чтобы усредненный ток наплавки, ориентированной в пространстве в требуемом положении, совпадал либо был близок к значению этого параметра конкретного диапазона регулировки.
Электроды с диаметром, не превышающим 6,0 мм, допускается использовать для наплавок на токах усредненной величины рекомендованной модели электрода и для конкретного диаметра.
В ГОСТе 25616-83 отдельно оговорен вопрос наплавки в вертикальном положении. Делать это необходимо электродами, диаметр которых не превышает 4,0 мм. Пример. Первый диапазон регулировки тока характеризуется следующими предельными значениями: минимальное – 50,0А, максимальное – 140,0А. Усредненная величина тока (обозначение Iуср.) для используемых в проводимых испытаниях электродах, диаметр которых равен: 2,0 мм – Iуср.=60,0А; 3,0 мм – Iуср.=110,0А; 4,0 мм – Iуср.=175,0А; Осуществление испытаний в таком случае проводится электродами: для максимального значения – диаметром 3,0 мм при величине тока 110,0А, а для минимального значения – диаметром 2,0 мм при токе 60,0А.
Заключение
Главным критерием, на основе которого осуществляется выбор ИП, является возможность выполнения с его помощью требуемых сварочных работ. Если это имеет место, далее следует оценить, подходит ли аппарат по размеру, соответствует ли выделенному на его приобретение бюджету, и обладает ли он нужным функционалом. Надежный ИП сварочной дуги, так же как и автомобиль проверенной модели прослужит на протяжении многих лет.
Внимание! Данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и, ни при каких условиях, не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) ГК РФ
Срочный заказ
