Pagrindiniai suvirinimo aparatų tipai

Dalių tvirtinimas suvirinimo ir litavimo būdu grindžiamas vienu principu: sujungiamų elementų užliejimas išlydytais metalais. Tik lituojant naudojami mažai tirpstantys švino-alavo lydmetalai, o virinant – tie patys metalai, iš kurių gaminamos virinamos konstrukcijos.

Fizikiniai dėsniai, veikiantys suvirinant

Norint perkelti metalą iš įprastos kietos būsenos į skystą, jis turi būti kaitinamas iki labai aukštos temperatūros, aukštesnės nei jo lydymosi temperatūra. Elektriniai suvirinimo aparatai veikia laidoje generuojant šilumą, kai per ją praeina elektros srovė.

Pirmoje XIX amžiaus pusėje šį reiškinį vienu metu aprašė du fizikai: anglas Jamesas Joule'as ir rusas Emilis Lencas. Jie įrodė, kad laidininke susidarančios šilumos kiekis yra tiesiogiai proporcingas:

1. praeinančios srovės kvadrato sandauga;

2. grandinės elektrinė varža;

3. ekspozicijos laikas.

Norint sukurti šilumos kiekį, galintį lydyti metalines dalis srove, būtina jį paveikti vienu iš šių trijų kriterijų (I, R, t).

Visose suvirinimo mašinose naudojamas lanko valdymas, keičiant tekančios srovės vertę. Likę du parametrai klasifikuojami kaip papildomi.

Suvirinimo aparatų srovės tipai

Idealiu atveju nuolatinė elektros srovė, kurią galima generuoti iš tokių šaltinių, kaip įkraunamos baterijos arba cheminės baterijos arba specialūs generatoriai, geriausiai tinka tolygiai dalims ir siūlės plotui šildyti.

Tačiau nuotraukoje parodyta schema praktiškai niekada nenaudojama. Įrodyta, kad jis rodo stabilią srovę, kuri gali numušti sklandų, tobulą lanką.

Elektriniai suvirinimo aparatai veikia kintamąja srove, kurios pramoninis dažnis yra 50 Hz. Tuo pačiu visi jie sukurti ilgalaikiam, saugiam suvirintojo darbui, kuriam reikia įrengti minimalų potencialų skirtumą tarp suvirintų detalių.

Tačiau norint patikimai užsidegti lankas, būtina palaikyti 60 ÷ 70 voltų įtampos lygį. Ši vertė laikoma darbo grandinės pradine verte, o 220 arba 380 V įtampa tiekiama į suvirinimo aparato įvestį.

Kintamoji srovė suvirinimui

Siekiant sumažinti elektros instaliacijos maitinimo įtampą iki suvirinimo darbinės vertės, naudojami galingi žeminamieji transformatoriai su galimybe reguliuoti srovės vertę. Išėjime jie sukuria tokią pat sinusoidinę formą kaip ir elektros tinkle. Ir harmoninė amplitudė lanko degimui sukuriama daug didesnė.

Suvirinimo transformatorių konstrukcija turi atitikti dvi sąlygas:

1.trumpojo jungimo srovių ribojimas antrinėje grandinėje, kurios, atsižvelgiant į eksploatavimo sąlygas, pasitaiko gana dažnai;

2. stabilus užsidegusio lanko degimas, būtinas darbui.

Šiuo tikslu jie suprojektuoti su išorine voltų amperų charakteristika (VAC), kuri turi staigų kritimą. Tai daroma didinant elektromagnetinės energijos išsklaidymą arba į grandinę įtraukiant droselį – indukcinės varžos ritę.

Senesnės konstrukcijos suvirinimo transformatoriuose suvirinimo srovei reguliuoti naudojamas pirminės arba antrinės apvijos apsisukimų skaičiaus perjungimo būdas. Šis daug darbo reikalaujantis ir brangus metodas jau nebegalioja ir šiuolaikiniuose įrenginiuose nenaudojamas.

Iš pradžių transformatorius yra nustatytas tiekti maksimalią galią, kuri nurodyta techninėje dokumentacijoje ir dėžutės vardinėje lentelėje. Tada, norint sureguliuoti lanko veikimo srovę, ji sumažinama vienu iš šių būdų:

• jungiantis indukcinę varžą prie antrinės grandinės. Tuo pačiu metu I - V charakteristikos nuolydis didėja ir suvirinimo srovės amplitudė mažėja, kaip parodyta aukščiau esančioje nuotraukoje;

• magnetinės grandinės būklės pasikeitimas;

• tiristoriaus grandinė.

Suvirinimo srovės reguliavimo, įvedant indukcinę varžą antrinėje grandinėje, metodai

Suvirinimo transformatoriaišie darbai šiuo principu yra dviejų tipų:

1. su sklandžia srovės valdymo sistema dėl laipsniško oro tarpo pasikeitimo indukcinio magnetinio laido viduje;

2. su laipsnišku apvijų skaičiaus perjungimu.

Pirmuoju metodu indukcinė magnetinė grandinė yra sudaryta iš dviejų dalių: stacionarios ir kilnojamosios, kuri judinama sukant valdymo rankenėlę.

Esant didžiausiam oro tarpui, susidaro didžiausias atsparumas elektromagnetiniam srautui ir mažiausia indukcinė varža, kuri užtikrina maksimalią suvirinimo srovės vertę.

Visiškas judančios magnetinės grandinės dalies priartėjimas prie stacionarios, sumažina suvirinimo srovę iki mažiausios įmanomos vertės.

Pakopų reguliavimas pagrįstas judančio kontakto naudojimu tam, kad perjungtų tam tikrą skaičių apvijų etapais.

Dėl šių induktyvumo magnetinė grandinė yra vientisa, neatskiriama, o tai šiek tiek supaprastina bendrą dizainą.

Srovės reguliavimo metodas, pagrįstas suvirinimo transformatoriaus magnetinės grandinės geometrijos keitimu

Ši technika atliekama vienu iš šių metodų:

1. judančių ritinių sekciją perkeliant skirtingu atstumu nuo stacionariai sumontuotų ritinių;

2. Reguliuojant magnetinio šunto padėtį magnetinės grandinės viduje.

Pirmuoju atveju suvirinimo transformatorius sukuriamas su padidintu induktyvumo išsklaidymu dėl galimybės pakeisti atstumą tarp pirminės grandinės apvijų, stacionarių apatinio jungo srityje, ir kilnojamosios antrinės apvijos.

Jis juda dėl rankinio reguliavimo veleno rankenos pasukimo, kuris veikia švino varžto su veržle principu. Šiuo atveju maitinimo ritės padėtis paprasta kinematine diagrama perkeliama į mechaninį indikatorių, kuris yra sugraduotas suvirinimo srovės padalomis. Jo tikslumas yra apie 7,5%.Siekiant geresnių matavimų, antrinėje grandinėje įmontuotas srovės transformatorius su ampermetru.

Esant mažiausiam atstumui tarp ritinių, sukuriama didžiausia suvirinimo srovė. Norint jį sumažinti, reikia judančią ritę perkelti į šoną.

Tokios suvirinimo transformatorių konstrukcijos veikimo metu sukuria didelius radijo trukdžius. Todėl jų elektros grandinėje yra talpiniai filtrai, mažinantys elektromagnetinį triukšmą.

Kaip įjungti kilnojamąjį magnetinį šuntą

Viena iš tokio transformatoriaus magnetinės grandinės versijų parodyta žemiau esančioje nuotraukoje.

Jo veikimo principas pagrįstas tam tikros magnetinio srauto dalies manevravimu šerdyje dėl reguliavimo korpuso su švino varžtu.

Suvirinimo transformatoriai, valdomi aprašytais metodais, gaminami su magnetinėmis šerdimis iš elektrotechninio plieno lakštų ir varinių arba aliuminio laidų ritėmis su karščiui atsparia izoliacija. Tačiau ilgalaikiam eksploatavimui jie sukurti su gero oro mainų galimybe pašalinti susidariusią šilumą supančioje atmosferoje, todėl turi didelį svorį ir matmenis.

Visais nagrinėjamais atvejais suvirinimo srovė, tekanti per elektrodą, turi kintamą vertę, o tai sumažina lanko vienodumą ir kokybę.

Nuolatinė srovė suvirinimui

Tiristorių grandinės

Jei po antrinės suvirinimo transformatoriaus apvijos per valdymo elektrodus, iš kurių valdymo grandinė reguliuojama kiekvieno harmonikos pusciklo atidarymo fazė, prijungiami du priešingai sujungti tiristoriai arba vienas triakas, tada tampa įmanoma sumažinti maksimalią maitinimo grandinės srovę iki vertės, reikalingos konkrečioms suvirinimo sąlygoms.

Kiekvienas tiristorius perduoda tik teigiamą srovės pusę iš anodo į katodą ir blokuoja jo neigiamos pusės praėjimą. Atsiliepimai leidžia valdyti abi pusbanges.

Reguliavimo įtaisas valdymo grandinėje nustato laiko intervalą t1, per kurį tiristorius vis dar yra uždarytas ir nepraeina savo pusės bangos. Kai į valdymo elektrodo grandinę momentu t2 tiekiama srovė, tiristorius atsidaro ir pro jį praeina dalis teigiamos pusbangos, pažymėtos «+» ženklu.

Kai sinusoidas praeina per nulinę reikšmę, tiristorius užsidaro, jis nepraleis srovės per save tol, kol teigiama pusbanga nepriartės prie jo anodo ir fazių poslinkio bloko valdymo grandinė neduos komandos valdymo elektrodui.

Šiuo metu t3 ir T4 prie skaitiklio prijungtas tiristorius veikia pagal jau aprašytą algoritmą. Taigi suvirinimo transformatoriuje, naudojant tiristorių grandinę, momentais t1 ir t3 nutrūksta dalis srovės energijos (sukuriama pauzė be srovės), o suvirinimui naudojamos srovės, tekančios intervalais t2 ir t4.

Be to, šie puslaidininkiai gali būti montuojami pirminėje kilpoje, o ne elektros grandinėje. Tai leidžia naudoti mažesnės galios tiristorius.Tačiau tokiu atveju transformatorius konvertuos nupjautas sinusinės bangos pusbangių dalis, pažymėtas ženklais «+» ir «-».

Pauzės be srovės buvimas srovės harmonikų dalies nutraukimo laikotarpiais yra grandinės trūkumas, turintis įtakos lanko degimo kokybei. Specialių elektrodų ir kai kurių kitų priemonių naudojimas leidžia suvirinimui sėkmingai panaudoti tiristoriaus grandinę, kuri gana plačiai pritaikoma konstrukcijose, vadinamose suvirinimo lygintuvai.

Diodų grandinės

Mažos galios vienfaziai suvirinimo lygintuvai turi tilto sujungimo schemą, surinktą iš keturių diodų.

Jis sukuria išlygintos srovės formą, kuri yra nuolat kintančios teigiamos pusbangos. Šioje grandinėje suvirinimo srovė nekeičia savo krypties, o tik svyruoja pagal dydį, sukurdama bangavimą. Ši forma išlaiko suvirinimo lanką geriau nei tiristoriaus forma.

Tokie prietaisai gali turėti papildomas apvijas, prijungtas prie srovės reguliavimo transformatoriaus darbinių apvijų. Jo vertę nustato ampermetras, prijungtas prie ištaisytos grandinės per šuntą arba sinusoidinį - per srovės transformatorių.

Larionovo tilto schema

Jis skirtas trifazėms sistemoms ir puikiai tinka suvirinimo lygintuvams.

Diodų įtraukimas pagal šio tilto schemą leidžia į apkrovą pridėti įtampos vektorius taip, kad jie sukurtų galutinę įtampą U out, kuriai būdingas mažas bangavimas ir pagal Ohmo dėsnį sudaro lanką. panašios formos srovė ant suvirinimo elektrodo. Tai daug artimesnė idealiai nuolatinės srovės formai.

Suvirinimo lygintuvų naudojimo ypatybės

Ištaisyta srovė daugeliu atvejų leidžia:

• saugiau uždegti lanką;

• užtikrina stabilų jo degimą;

• sukuria mažiau išlydyto metalo purslų nei suvirinimo transformatoriai.

Tai išplečia suvirinimo galimybes, leidžia patikimai sujungti nerūdijančio plieno lydinius ir spalvotuosius metalus.

Inverterio srovė suvirinimui

Suvirinimo inverteriai yra įrenginiai, kurie laipsniškai konvertuoja elektros energiją pagal šį algoritmą:

1. pramoninė elektra 220 arba 380 voltų keičiama lygintuvu;

2. kylantys technologiniai triukšmai išlyginami įmontuotais filtrais;

3. stabilizuota energija apverčiama aukšto dažnio srove (nuo 10 iki 100 kHz);

4. aukšto dažnio transformatorius sumažina įtampą iki reikalingos stabiliam elektrodo lanko uždegimui (60 V);

5. Aukšto dažnio lygintuvas elektros energiją paverčia nuolatine srove, skirta suvirinimui.

Kiekvieną iš penkių keitiklio pakopų grįžtamojo ryšio režimu automatiškai valdo specialus IGBT serijos tranzistorių modulis. Šiuo moduliu pagrįsta valdymo sistema priklauso sudėtingiausiam ir brangiausiam suvirinimo keitiklio elementui.

Inverterio lankui sukuriamos išlyginamosios srovės forma praktiškai artima tobulai tiesei linijai. Tai leidžia atlikti kelių tipų skirtingų metalų suvirinimą.

Dėl keitiklyje vykstančių technologinių procesų valdymo mikroprocesoriniu būdu suvirintojo darbą labai palengvina įdiegtos aparatinės funkcijos:

• karštasis paleidimas (karštojo paleidimo režimas), automatiškai didinant srovę suvirinimo pradžioje, kad būtų lengviau užvesti lanką;

• apsauga nuo lipnumo (Anti Stick režimas), kai elektrodui liečiant suvirinamas dalis, suvirinimo srovės vertė sumažėja iki verčių, dėl kurių metalas neištirpsta ir neprilimpa prie elektrodo;

• lankinis forsavimas (Arc force režimas), kai sutrumpėjus lanko ilgiui nuo elektrodo atsiskiria dideli išlydyto metalo lašeliai ir yra galimybė prilipti.

Šios savybės leidžia net pradedantiesiems atlikti kokybiškas suvirinimo siūles. Inverteriniai suvirinimo aparatai patikimai veikia esant dideliems įvesties tinklo įtampos svyravimams.

Inverterinius įrenginius reikia atsargiai tvarkyti ir apsaugoti nuo dulkių, kurios, patekusios ant elektroninių komponentų, gali sutrikdyti jų veikimą, pabloginti šilumos išsiskyrimą ir perkaisti konstrukciją.

Esant žemai temperatūrai, ant modulių plokščių gali susidaryti kondensatas. Tai sukels žalą ir gedimus. Todėl inverteriai yra laikomi šildomose patalpose ir su jais neveikia šalčio ar kritulių metu.