Вольт-амперні характеристики джерел зварювального струму

Залежність між напругою і струмом зварювальної дуги показує статична вольт-амперна характеристика зварювальної дуги. яка розглянута вище (дивіться в розділі "Умови отримання стійкої зварювальної дуги" рис. 3).

Джерела живлення зварювальної дуги мають також свої вольт-амперні характеристики. які можуть бути падаючими, жорсткими і зростаючими (рис. 1).

Мал. 1. Вольт-амперні характеристики джерел живлення зварювальної дуги: а - падаюча; б - жорстка; в - зростаюча

Для стабільного горіння дуги необхідно, щоб була рівність між напругою і струмами дуги (Uд. Iд) і джерела живлення (U п. I п).

Джерела живлення з падаючою характеристикою застосовують при ручного дугового зварювання. з жорсткою характеристикою - при напівавтоматичному зварюванні. зі зростаючою - при автоматичному зварюванні під флюсом і для наплавлення.

Сталий горіння зварювальної дуги можливо тільки в тому випадку, коли джерело живлення зварювальної дуги підтримує постійним необхідну напругу при протіканні струму по зварювального кола.

Роботу зварювального кола та дуги потрібно розглядати при накладенні статичної вольт-амперної характеристики (ВАХ) зварювальної дуги на статичну вольт-амперну характеристику джерела живлення (звану також зовнішньою характеристикою джерела живлення) - рис. 2. При цьому напруга і струм джерела живлення і дуги збігаються в двох точках 1 і 2. Сталого горіння зварювальної дуги відповідає тільки точка 1.

При зменшенні струму дуги напруга джерела побільшає напруги на дузі, так як на характеристиці джерела живлення робоча точка зміститься вліво, надлишок напруги джерела живлення призведе до збільшення струму дуги, т. Е. До повернення процесу в точку 1.

Мал. 2. Поєднані вольт-амперні характеристики (ВАХ) джерела живлення і зварювальної дуги: ВАХіп - ВАХ джерела живлення; Вахда - ВАХ дуги; Uxx - напруга холостого ходу; Iкз - струм короткого замикання

Якщо струм дуги збільшиться, то напруга джерела знизиться відповідно до зовнішньої характеристиці джерела живлення і стане менше напруги дуги, і струм дуги зменшиться, режим дуги відновиться.

Точка 2 відповідає нестійкого горіння дуги, так як випадкове зміна струму дуги відбувається аж до обриву дуги або до тих пір, поки струм не досягне значення, відповідного значенню струму в точці 1 стійкого горіння дуги.

Тому стійке горіння дуги підтримується тільки в тій точці перетину характеристик джерела і дуги, де зовнішня характеристика джерела живлення є більш крутопадающей, ніж статична характеристика дуги.

Ручна електрозварювання зазвичай супроводжується значними коливаннями довжини дуги. При цьому дуга повинна горіти стійко, а струм дуги не повинен сильно змінюватися. Також часто потрібно збільшити довжину дуги, тому дуга повинна мати достатній запас еластичності при подовженні, т. Е. Обриватися.

Статична характеристика зварювальної дуги при ручному зварюванні звичайно є жорсткою, і відхилення струму при зміні довжини дуги залежить тільки від типу зовнішньої характеристики джерела живлення. За інших рівних умов еластичність дуги тим вище, а відхилення струму дуги тим менше, чим більше нахил зовнішньої характеристики джерела живлення. Тому для ручного електрозварювання застосовуються джерела живлення з падаючими зовнішніми характеристиками. Це дає можливість зварнику подовжувати дугу, не побоюючись її обриву, або зменшувати довжину дуги без надмірного збільшення струму. Також забезпечуються висока стійкість горіння дуги і її еластичність, стабільний режим зварювання. надійне початкове і повторне запалювання дуги завдяки підвищеному напрузі холостого ходу, обмежений струм короткого замикання.

Обмеження цього струму має велике значення, так як при ручного дугового зварювання відбувається перехід краплі розплавленого металу електрода на виріб, і при цьому можливо коротке замикання.

При великих значеннях струму короткого замикання відбуваються пропали металу, прилипання електрода. осипання покриття електрода і розбризкування розплавленого металу. Зазвичай значення струму короткого замикання більше струму дуги в 1,2-1,5 разів.

Основними даними технічних характеристик джерел живлення зварювальної дуги є напруга холостого ходу, номінальний зварювальний струм. межі регулювання зварювального струму.

Напруга холостого ходу джерела зварювального струму - напруга на його затискачах при відсутності дуги, номінальний зварювальний струм - допустимий за умовами нагріву джерела живлення струм при номінальній напрузі на дузі.

У процесі зварювання безперервно змінюються значення струму і напруги на дузі в залежності від способу початкового збудження дуги і при горінні дуги - характеру перенесення електродного металу в зварювальну ванну.

При зварюванні краплі розплавленого металу замикають дугового проміжок, періодично змінюючи силу струму і довжину дуги, відбувається перехід від холостого ходу до короткого замикання, потім до горіння дуги з утворенням краплі розплавленого металу, яка знову замикає дугового проміжок. При цьому струм зростає до величини струму короткого замикання, що призводить до стиснення і перегорання містка між краплею і електродом. Напруга зростає, дуга знову порушується, і процес періодично повторюється.

Зміни струму і напруги на дузі відбуваються в частки секунди, тому джерело живлення зварювальної дуги повинен володіти високими динамічними властивостями, т. Е. Швидко реагувати на всі зміни в дузі.