Glavne vrste varilnih strojev

Pritrjevanje delov z varjenjem in spajkanjem temelji na enem principu: polivanje elementov, ki jih je treba spojiti, s staljeno kovino. Le pri spajkanju se uporabljajo svinčevo-kositrne spajke z nizkim tališčem, pri varjenju pa iste kovine, iz katerih so izdelane varjene konstrukcije.

Fizikalni zakoni, ki delujejo pri varjenju

Za prehod kovine iz normalnega trdnega stanja v tekoče stanje, jo je treba segreti na zelo visoko temperaturo, višjo od njenega tališča. Električni varilni aparati delujejo na principu ustvarjanja toplote v žici, ko skozi njo teče električni tok.

V prvi polovici 19. stoletja sta ta pojav hkrati opisala dva fizika: Anglež James Joule in Rus Emil Lenz. Dokazali so, da je količina toplote, proizvedene v prevodniku, neposredno sorazmerna z:

1. produkt kvadrata pretečega toka;

2. električni upor tokokroga;

3. čas osvetlitve.

Da bi ustvarili količino toplote, ki je sposobna taliti kovinske dele s tokom, je treba nanjo vplivati ​​z enim od teh treh kriterijev (I, R, t).

Vsi varilni aparati uporabljajo nadzor obloka s spreminjanjem vrednosti toka, ki teče. Preostala dva parametra sta razvrščena kot dodatna.

Vrste toka za varilne stroje

V idealnem primeru je za enakomerno segrevanje delov in območja šiva najprimernejši električni tok s konstantnim časom, ki se lahko ustvari iz virov, kot so akumulatorske baterije ali kemične baterije ali posebni generatorji.

Vendar se shema, prikazana na fotografiji, v praksi nikoli ne uporablja. Izkazalo se je, da prikazuje stabilen tok, ki lahko sproži gladek, popoln oblok.

Električni varilni stroji delujejo na izmenični tok z industrijsko frekvenco 50 hercev. Hkrati so vsi ustvarjeni za dolgotrajno, varno delo varilca, ki zahteva vgradnjo minimalne potencialne razlike med varjenimi deli.

Vendar pa je za zanesljiv vžig obloka potrebno vzdrževati raven napetosti 60 ÷ 70 voltov. Ta vrednost se vzame kot začetna vrednost za delovno vezje, medtem ko se na vhod varilnega stroja napaja 220 ali 380 V.

Izmenični tok za varjenje

Za zmanjšanje napajalne napetosti električne instalacije na delovno vrednost varjenja se uporabljajo močni padajoči transformatorji z možnostjo prilagajanja trenutne vrednosti. Na izhodu ustvarijo enako sinusno obliko kot v električnem omrežju. In harmonična amplituda za gorenje obloka je ustvarjena veliko večja.

Zasnova varilnih transformatorjev mora izpolnjevati dva pogoja:

1.omejitev tokov kratkega stika v sekundarnem tokokrogu, ki se glede na obratovalne pogoje pojavljajo precej pogosto;

2. stabilno gorenje vžganega obloka, potrebnega za delovanje.

V ta namen so zasnovani z zunanjo volt-ampersko karakteristiko (VAC), ki ima strm padec. To se naredi s povečanjem disipacije elektromagnetne energije ali z vključitvijo dušilke - tuljave induktivnega upora - v vezje.

Pri starejših izvedbah varilnih transformatorjev se za prilagajanje varilnega toka uporablja način preklapljanja števila ovojev v primarnem ali sekundarnem navitju. Ta zahtevna in draga metoda je preživela svojo uporabnost in se v sodobnih napravah ne uporablja.

Na začetku je transformator nastavljen tako, da daje največjo moč, kar je navedeno v tehnični dokumentaciji in na imenski tablici škatle. Nato se za prilagoditev delovnega toka obloka zmanjša na enega od naslednjih načinov:

• priključitev induktivnega upora na sekundarni krog. Hkrati se poveča naklon I-V karakteristike in zmanjša amplituda varilnega toka, kot je prikazano na zgornji sliki;

• sprememba stanja magnetnega kroga;

• tiristorsko vezje.

Metode prilagajanja varilnega toka z uvedbo induktivnega upora v sekundarnem tokokrogu

Varilni transformatorjita dela na tem principu so dveh vrst:

1. z gladkim sistemom nadzora toka zaradi postopne spremembe zračne reže znotraj induktivne magnetne žice;

2. s stopenjskim preklopom števila navitij.

Pri prvi metodi je induktivno magnetno vezje sestavljeno iz dveh delov: mirujočega in gibljivega, ki se premika z vrtenjem krmilne ročice.

Pri največji zračni reži se ustvari največji upor proti elektromagnetnemu toku in najmanjši induktivni upor, ki zagotavlja največjo vrednost varilnega toka.

Popolni približek gibajočega se dela magnetnega kroga mirujočemu zmanjša varilni tok na najnižjo možno vrednost.

Stopenjska regulacija temelji na uporabi premičnega kontakta za preklop določenega števila navitij v stopnjah.

Za te induktivnosti je magnetno vezje narejeno celo, neločljivo, kar nekoliko poenostavi celotno zasnovo.

Metoda regulacije toka, ki temelji na spreminjanju geometrije magnetnega kroga varilnega transformatorja

Ta tehnika se izvaja z eno od naslednjih metod:

1. s premikanjem dela gibljivih tuljav na drugačni razdalji od stacionarno nameščenih tuljav;

2. S prilagajanjem položaja magnetnega šanta znotraj magnetnega vezja.

V prvem primeru je varilni transformator ustvarjen s povečano disipacijo induktivnosti zaradi možnosti spreminjanja razdalje med navitji primarnega tokokroga, ki miruje v območju spodnjega jarma, in premičnim sekundarnim navitjem.

Premika se zaradi ročnega vrtenja ročaja nastavitvene gredi, ki deluje na principu vodilnega vijaka z matico. V tem primeru se položaj napajalne tuljave s preprostim kinematskim diagramom prenese na mehanski indikator, ki je razdeljen v delitvah varilnega toka. Njegova natančnost je približno 7,5%.Za boljše meritve je v sekundarni krog vgrajen tokovni transformator z ampermetrom.

Pri najmanjši razdalji med tuljavama nastane največji varilni tok. Da bi ga zmanjšali, je potrebno premakniti gibljivo tuljavo na stran.

Takšne konstrukcije varilnih transformatorjev ustvarjajo velike radijske motnje med delovanjem. Zato njihovo električno vezje vključuje kapacitivne filtre, ki zmanjšujejo elektromagnetni šum.

Kako vklopiti premični magnetni shunt

Ena od različic magnetnega vezja takšnega transformatorja je prikazana na spodnji fotografiji.

Načelo njegovega delovanja temelji na manevriranju določenega dela magnetnega pretoka v jedru zaradi vključitve nastavitvenega telesa z vodilnim vijakom.

Varilni transformatorji, krmiljeni po opisanih metodah, so izdelani z magnetnimi jedri iz elektrotehničnih jeklenih pločevin in tuljav iz bakrenih ali aluminijastih žic s toplotno odporno izolacijo. Vendar pa so z namenom dolgoročnega delovanja ustvarjeni z možnostjo dobre izmenjave zraka za odstranitev nastale toplote v okoliški atmosferi, zato imajo veliko težo in dimenzije.

V vseh obravnavanih primerih ima varilni tok, ki teče skozi elektrodo, spremenljivo vrednost, kar zmanjšuje enakomernost in kakovost obloka.

Enosmerni tok za varjenje

Tiristorska vezja

Če sta po sekundarnem navitju varilnega transformatorja preko krmilnih elektrod priključena dva nasprotno povezana tiristorja ali en triac, iz katerih se krmilno vezje uporablja za prilagajanje odpiralne faze vsakega polkroga harmonika, potem postane mogoče zmanjšajte največji tok napajalnega tokokroga na vrednost, ki je zahtevana za posebne pogoje varjenja.

Vsak tiristor prepušča samo pozitivni polval toka od anode do katode in blokira prehod njegove negativne polovice. Povratna informacija vam omogoča nadzor obeh polvalov.

Regulacijski organ v krmilnem krogu nastavi časovni interval t1, v katerem je tiristor še zaprt in ne prehaja svojega polvala. Ko se v tokokrog krmilne elektrode v času t2 dovaja tok, se tiristor odpre in del pozitivnega polvala, označenega z znakom «+», preide skozi njega.

Ko sinusoid preide skozi ničelno vrednost, se tiristor zapre, ne bo prepustil toka skozi sebe, dokler se pozitivni polval ne približa njegovi anodi in krmilno vezje bloka za premik faze ne da ukaza krmilni elektrodi.

V trenutku t3 in T4 tiristor, priključen na števec, deluje po že opisanem algoritmu. Tako se v varilnem transformatorju s tiristorskim vezjem del tokovne energije prekine v časih t1 in t3 (nastane premor brez toka), tokovi, ki tečejo v intervalih t2 in t4, pa se uporabijo za varjenje.

Poleg tega je te polprevodnike mogoče namestiti v primarno zanko namesto v električni tokokrog. To omogoča uporabo tiristorjev manjše moči.Toda v tem primeru bo transformator pretvoril izrezane dele polvalov sinusnega vala, označene z znakoma «+» in «-».

Prisotnost premora brez toka v obdobjih prekinitve dela tokovnih harmonikov je pomanjkljivost vezja, ki vpliva na kakovost gorenja obloka. Uporaba posebnih elektrod in nekateri drugi ukrepi omogočajo uspešno uporabo tiristorskega vezja za varjenje, ki je našlo precej široko uporabo v strukturah, imenovanih varilni usmerniki.

Diodna vezja

Enofazni varilni usmerniki z nizko močjo imajo diagram mostne povezave, sestavljen iz štirih diod.

Ustvari obliko popravljenega toka, ki je v obliki neprekinjeno izmenjujočih se pozitivnih polvalov. V tem tokokrogu varilni tok ne spreminja svoje smeri, ampak le niha v velikosti in ustvarja valovanje. Ta oblika vzdržuje varilni oblok bolje kot oblika tiristorja.

Takšne naprave imajo lahko dodatna navitja, povezana z delovnimi navitji transformatorja za regulacijo toka. Njegova vrednost je določena z ampermetrom, ki je priključen na popravljeno vezje skozi shunt ali sinusoidno - skozi tokovni transformator.

Shema Larionovega mostu

Zasnovan je za trifazne sisteme in dobro deluje z varilnimi usmerniki.

Vključitev diod po shemi tega mostu omogoča dodajanje napetostnih vektorjev obremenitvi tako, da ustvarijo končno napetost U izhod, za katero so značilni majhni valovi in ​​​​po Ohmovem zakonu tvori lok tok podobne oblike na varilni elektrodi. Je veliko bližje idealni obliki enosmernega toka.

Značilnosti uporabe varilnih usmernikov

Popravljeni tok v večini primerov omogoča:

• varneje je vžgati lok;

• zagotavlja njegovo stabilno zgorevanje;

• ustvarjajo manj brizganja staljene kovine kot varilni transformatorji.

To razširja možnosti varjenja, omogoča zanesljivo povezavo zlitin iz nerjavnega jekla in barvnih kovin.

Inverterski tok za varjenje

Varilni pretvorniki so naprave, ki izvajajo postopno pretvorbo električne energije po naslednjem algoritmu:

1. industrijska elektrika 220 ali 380 voltov se spremeni z usmernikom;

2. nastajajoče tehnološke zvoke se zgladijo z vgrajenimi filtri;

3. stabilizirana energija se pretvori v visokofrekvenčni tok (10 do 100 kHz);

4. visokofrekvenčni transformator zniža napetost na vrednost, ki je potrebna za stabilen vžig elektrodnega obloka (60 V);

5. Visokofrekvenčni usmernik pretvori električno energijo v enosmerni tok za varjenje.

Vsako od petih stopenj pretvornika samodejno krmili poseben tranzistorski modul serije IGBT v povratnem načinu. Krmilni sistem na osnovi tega modula sodi med najkompleksnejše in najdražje elemente varilnega inverterja.

Oblika popravljenega toka, ki ga za oblok ustvari pretvornik, je praktično blizu popolne ravne črte. Omogoča vam izvajanje več vrst varjenja na različnih kovinah.

Zahvaljujoč mikroprocesorskemu nadzoru tehnoloških procesov, ki potekajo v pretvorniku, je delo varilca močno olajšano z uvedbo funkcij strojne opreme:

• vroč zagon (način vročega zagona) s samodejnim povečanjem toka na začetku varjenja za lažji zagon obloka;

• proti sprijemanju (Anti Stick Mode), ko se elektroda dotakne delov, ki jih je treba variti, se vrednost varilnega toka zmanjša na vrednosti, ki ne povzročajo taljenja kovine in lepljenja na elektrodo;

• forsiranje obloka (Arc force mode), ko se velike kapljice staljene kovine ločijo od elektrode, ko se dolžina obloka skrajša in obstaja možnost lepljenja.

Te lastnosti omogočajo tudi začetnikom izdelavo kakovostnih zvarov. Inverterski varilni aparati delujejo zanesljivo pri velikih nihanjih vhodne omrežne napetosti.

Inverterske naprave zahtevajo skrbno ravnanje in zaščito pred prahom, ki lahko, če se nanese na elektronske komponente, moti njihovo delovanje, povzroči poslabšanje odvajanja toplote in pregrevanje strukture.

Pri nizkih temperaturah se lahko na ploščah modulov pojavi kondenzacija. To bo povzročilo poškodbe in okvare. Zato so razsmerniki shranjeni v ogrevanih prostorih in z njimi ne delujejo med zmrzaljo ali padavinami.