电弧及对弧焊电源的基本要求

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1、理论部分电弧及对弧焊电源的基本要求第一节对弧焊电源外特性的要求一、电源的外特性二、“电源—电弧”系统的稳定性三、对弧焊电源外特性曲线的要求第二节对弧焊电源调节性能的要求一、电源的调节性能三、弧焊电源的负载持续率与额定值第三节对弧焊电源动特性的要求一、各种弧焊方法的负载特点二、弧焊电源的动特性第一节对弧焊电源外特性的要求一、电源的外特性在电源内部参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值Uy，与输出的电流稳定值Iy之间的关系曲线——Uy=f(Iy)称为电源的外特性。二、“电源—电弧”系统的稳定性图7－2“电源－电弧”系统电路的示意图“电源一电弧”系统，如图7－2所示。所谓“电

2、源—电弧”系统的稳定性应包含两方面的含义：1．系统在无外界因素干扰时，保持静态平衡。此时应有如下关系：Uf=Uy，If=Iy2．当系统一旦受到瞬时的外界干扰，被坏了原来的静态平衡，造成了焊接规范的变化。但当干扰消失之后，系统能够自动地达到新的稳定平衡，使得焊接工艺参数重新恢复。“电源一电弧”系统的稳定条件是物理意义：电弧工作点移至B2，这时Uy＞Uf，供大于求，这就使电流增加，从而使电弧电流偏移量减小，直至恢复到原来的平衡点A0。三、对弧焊电源外特性曲线的要求（一）对弧焊电源外特性工作区段形状的要求1．手工电弧焊2.熔化极弧焊等速送丝控制系统的熔化极弧焊CO2／MAG、MIG焊或细

3、丝(直径φ＜3mm）的直流埋弧自动焊，电弧静特性均是上升的。电源外特性为下降、平、微升。图7－6等速送丝控制系统示意图（2）变速送丝控制系统的熔化极弧焊通常的埋弧焊(焊丝直径大于3mm)和一部分MIG焊，它们的电弧静特性是平的。为满足Kw＞0，只能采用下降外特性的电源。而且，这类焊接方法焊丝中电流密度较小，自身调节作用不强，不足以在弧长变化时维持焊接规范稳定，所以也就不宜采用等速送丝控制系统，而应采用如图7－7a所示的变速送丝控制系统。图7－7变速送丝控制装置示意图3．不熔化极弧焊包括钨极氩弧焊(TIG)、不熔化极等离子弧焊以及不熔化极脉冲弧焊等。它们的电弧静特性工作部分呈平的或上

4、升的形状。对于这几种焊接方法稳定焊接规范主要是指稳定焊接电流，故最好采用恒流特性的电源。如图7－4中曲线3所示，当弧长由l1变为l2时，恒流特性的电流偏差很小。4．熔化极脉冲弧焊一般采用等速送丝，利用“电源-电弧”系统的自身调节作用来稳定焊接规范，维弧阶段和脉冲阶段分别工作于两条电源外特性上。为增强“电源一电弧”系统的自身调节作用，维弧阶段和脉冲阶段都采用平的外特性比较好，采用“平一降”特性或“降一平”特性也还可以，最好是用双阶梯形特性。工件焊把直流反极性接法SS400A+工件焊把直流正极性接法SS400+A（二）对弧焊电源空载电压的要求1．保证引弧容易2．保证电弧的稳定燃烧为确保

5、交流电弧的稳定燃烧，要求3．保证电弧功率稳定据第六章所述，为了保证交流电弧功率稳定要求4．要有良好的经济性5．保证人身安全1．交流弧焊电源为了保证引弧容易和电弧的连续燃烧，通常采用手弧焊电源U0＝55～70V埋弧自动焊电源U0＝70～90V2.直流弧焊电源直流电弧比交流电视易于稳定，但为了容易引弧，一般也取接近于交流弧焊电源的空载电压，只是下限约低10V。根据有关规定，当弧焊电源输入电压为额定值和在整个调整范围内，空载电压应符合：弧焊变压器U0≤80V弧焊整流器U0≤85V弧焊发电机U0≤100V第二节对弧焊电源调节性能的要求一、电源的调节性能弧焊电源能满足不同工作电压、电流的需求

6、的可调性能为其调节性能。它是通过电源外特性的调节来体现的。在稳定工作的条件下，电弧电流If、电压Uf、空载电压U0和等效阻抗Z之间的关系，可用下式表示：或者当U0不变而改变Z时，便可得到一族外特性曲线，图7－10a为得到的下降外特性，图7－10b为平外特性。图7－10改变等效阻抗时的外特性a）下降外特性b）平外特性当Z不变，改变U0也可得到一族外特性曲线，图7－11a为所得到的下降外特性，图7－11b为平外特性。图7－11改变空载电压U0时的外特性a)下降外特性b）平外特性同时调节U0与Z，便可得到如图7－12的外特性曲线族。(一)手弧焊焊接不同厚度的工件时，电弧电压一般是保持不变

7、的，只调节焊接电流。一般要求交流弧焊电源空载电压U0=(1.8～2.25)Uf。手弧焊常用的弧焊电源调节外特性方式如图7－10a所示。(二)埋弧焊采用如图7－11a所示的调节外特性方式。(三)等速送丝气体保护焊电弧静特性为上升的熔化极气体保护焊可选用平外特性的电源和等速送丝的焊机.因而图7－10b和图7－11b所示的电源外特性调节方式可用于上述场合来调节电弧电压。而用图7－10b所示方式时，因U0不变有利于稳弧，允许在较大范围内调节Uf，故调节性能优于前者。下降外特性