Peamised keevitusmasinate tüübid

Osade kinnitamine keevitamise ja kõvajoodisjootmise teel toimub ühel põhimõttel: ühendatavate elementide valamine sulametallidega. Ainult jootmisel kasutatakse madala sulamistemperatuuriga plii-tina jooteid ja keevitamisel samu metalle, millest keevitatud konstruktsioonid on valmistatud.

Keevitamisel toimivad füüsikalised seadused

Metalli üleviimiseks tavalisest tahkest olekust vedelasse olekusse tuleb seda kuumutada väga kõrge temperatuurini, mis on kõrgem kui selle sulamistemperatuur. Elektrilised keevitusmasinad töötavad põhimõttel, et juhtmes tekib soojust, kui seda läbib elektrivool.

19. sajandi esimesel poolel kirjeldasid seda nähtust korraga kaks füüsikut: inglane James Joule ja venelane Emil Lenz. Nad tõestasid, et juhis tekkiv soojushulk on otseselt võrdeline:

1. läbiva voolu ruudu korrutis;

2. vooluahela elektritakistus;

3. kokkupuuteaeg.

Metallosade vooluga sulatamiseks võimelise soojushulga loomiseks on vaja seda mõjutada ühega neist kolmest kriteeriumist (I, R, t).

Kõik keevitusmasinad kasutavad kaare juhtimist, muutes voolava voolu väärtust. Ülejäänud kaks parameetrit klassifitseeritakse täiendavateks.

Keevitusmasinate voolutüübid

Ideaalis sobib detailide ja õmblusala ühtlaseks soojendamiseks kõige paremini konstantse aja elektrivool, mida saab genereerida sellistest allikatest nagu laetavad patareid või keemiaakud või spetsiaalsed generaatorid.

Fotol kujutatud skeemi aga praktikas kunagi ei kasutata. On näidatud, et see kuvab stabiilset voolu, mis võib lüüa sujuva ja täiusliku kaare.

Elektrilised keevitusmasinad töötavad vahelduvvoolul tööstusliku sagedusega 50 hertsi. Samas on need kõik loodud keevitaja pikaajaliseks ohutuks tööks, mis eeldab keevitatud detailide minimaalse potentsiaalivahe paigaldamist.

Kaare usaldusväärseks süttimiseks on siiski vaja säilitada pingetase 60 ÷ 70 volti. Seda väärtust võetakse tööahela algväärtusena, samal ajal kui keevitusseadme sisendisse antakse pinge 220 või 380 V.

Vahelduvvool keevitamiseks

Elektripaigaldise toitepinge vähendamiseks keevitamise tööväärtuseni kasutatakse võimsaid vooluväärtuse reguleerimisvõimalusega astmelisi trafosid. Väljundis loovad need sama siinuskuju kui elektrivõrgus. Ja kaare põletamise harmooniline amplituud luuakse palju kõrgemaks.

Keevitustrafode konstruktsioon peab vastama kahele tingimusele:

1.lühisvoolude piiramine sekundaarahelas, mis vastavalt töötingimustele esineb üsna sageli;

2. tööks vajalik süüdatud kaare stabiilne põlemine.

Sel eesmärgil on need konstrueeritud välise volt-ampri karakteristikuga (VAC), millel on järsk langus. Selleks suurendatakse elektromagnetilise energia hajumist või lisatakse ahelasse drossel - induktiivse takistusega mähis.

Keevitustrafode vanemate konstruktsioonide puhul kasutatakse keevitusvoolu reguleerimiseks primaar- või sekundaarmähise pöörete arvu ümberlülitamise meetodit. See töömahukas ja kallis meetod on oma aja ära elanud ja seda tänapäevastes seadmetes ei kasutata.

Esialgu on trafo seadistatud andma maksimaalset võimsust, mis on märgitud tehnilises dokumentatsioonis ja karbi andmesildil. Seejärel vähendatakse kaare töövoolu reguleerimiseks seda ühel järgmistest viisidest:

• induktiivse takistuse ühendamine sekundaarahelaga. Samal ajal suureneb I — V karakteristiku kalle ja keevitusvoolu amplituud väheneb, nagu on näidatud ülaltoodud fotol;

• magnetahela oleku muutus;

• türistori ahel.

Keevitusvoolu reguleerimise meetodid induktiivse takistuse sisseviimisega sekundaarahelasse

Keevitustrafodneid töid sellel põhimõttel on kahte tüüpi:

1. sujuva voolujuhtimissüsteemiga, mis on tingitud õhupilu järkjärgulisest muutumisest induktiivse magnetjuhtme sees;

2. mähiste arvu astmelise ümberlülitamisega.

Esimese meetodi puhul koosneb induktiivne magnetahel kahest osast: statsionaarsest ja teisaldatavast, mida liigutatakse juhtkäepideme pöörlemisega.

Maksimaalse õhupilu korral tekib suurim takistus elektromagnetilisele voolule ja väikseim induktiivtakistus, mis annab keevitusvoolu maksimaalse väärtuse.

Magnetahela liikuva osa täielik lähenemine statsionaarsele vähendab keevitusvoolu madalaima võimaliku väärtuseni.

Astmereguleerimine põhineb liikuva kontakti kasutamisel teatud arvu mähiste järkjärguliseks lülitamiseks.

Nende induktiivsuste jaoks on magnetahel tehtud terviklikuks, lahutamatuks, mis lihtsustab veidi üldist disaini.

Voolu reguleerimise meetod, mis põhineb keevitustrafo magnetahela geomeetria muutmisel

See tehnika viiakse läbi, kasutades ühte järgmistest meetoditest:

1. liigutades liikuvate poolide sektsiooni statsionaarselt paigaldatud poolidest erinevale kaugusele;

2. Reguleerides magnetilise šundi asendit magnetahela sees.

Esimesel juhul luuakse keevitustrafo suurenenud induktiivsuse hajumisega tänu võimalusele muuta alumise ikke piirkonnas statsionaarse primaarahela mähiste ja teisaldatava sekundaarmähise vahelist kaugust.

See liigub reguleerimisvõlli käepideme käsitsi pööramise tõttu, mis töötab mutriga juhtkruvi põhimõttel. Sel juhul kantakse toitepooli asend lihtsa kinemaatilise diagrammi abil üle mehaanilisele indikaatorile, mis on gradueeritud keevitusvoolu jaotuste kaupa. Selle täpsus on umbes 7,5%.Parema mõõtmise jaoks on sekundaarahelasse sisse ehitatud ampermeetriga voolutrafo.

Mähiste vahelisel minimaalsel kaugusel tekib suurim keevitusvool. Selle vähendamiseks on vaja liikuvat mähist nihutada küljele.

Sellised keevitustrafode konstruktsioonid tekitavad töö ajal suuri raadiohäireid. Seetõttu sisaldab nende elektriahel mahtuvuslikke filtreid, mis vähendavad elektromagnetilist müra.

Kuidas liigutatavat magnetšundit sisse lülitada

Üks sellise trafo magnetahela versioonidest on näidatud alloleval fotol.

Selle tööpõhimõte põhineb magnetvoo teatud osa manööverdamisel südamikus juhtkruviga reguleerimiskorpuse kaasamise tõttu.

Kirjeldatud meetoditega juhitavad keevitustrafod on valmistatud elektrotehnilistest teraslehtedest valmistatud magnetsüdamikega ja kuumakindla isolatsiooniga vask- või alumiiniumtraatide poolidega. Pikaajaliseks tööks on need aga loodud hea õhuvahetuse võimalusega, et eemaldada tekkiv soojus ümbritsevast atmosfäärist, seetõttu on neil suur kaal ja mõõtmed.

Kõigil vaadeldavatel juhtudel on elektroodi läbival keevitusvoolul muutuv väärtus, mis vähendab kaare ühtlust ja kvaliteeti.

Alalisvool keevitamiseks

Türistori ahelad

Kui pärast keevitustrafo sekundaarmähist ühendatakse kaks vastastikku ühendatud türistorit või üks triac juhtelektroodide kaudu, millest juhtahela abil reguleeritakse harmoonilise iga pooltsükli avanemisfaasi, siis on võimalik vähendage toiteahela maksimaalset voolu konkreetsete keevitustingimuste jaoks vajaliku väärtuseni.

Iga türistor edastab anoodilt katoodile ainult voolu positiivse poollaine ja blokeerib selle negatiivse poole läbipääsu. Tagasiside võimaldab juhtida mõlemat poollainet.

Juhtimisahelas olev reguleeriv keha määrab ajavahemiku t1, mille jooksul türistor on endiselt suletud ega läbi oma poollainet. Kui juhtelektroodi ahelasse suunatakse vool ajahetkel t2, avaneb türistor ja osa positiivsest poollainest, mis on tähistatud märgiga «+», läbib seda.

Kui sinusoid läbib nullväärtust, siis türistor sulgub, see ei lase voolu endast läbi enne, kui positiivne poollaine läheneb oma anoodile ja faasinihkeploki juhtahel annab juhtelektroodile käsu.

Hetkel t3 ja T4 töötab loenduriga ühendatud türistor juba kirjeldatud algoritmi järgi. Seega türistori ahelat kasutavas keevitustrafos katkeb osa vooluenergiast ajahetkedel t1 ja t3 (tekib vooluta paus) ning keevitamiseks kasutatakse voolusid, mis voolavad intervallides t2 ja t4.

Samuti saab neid pooljuhte paigaldada pigem primaarahelasse kui elektriahelasse. See võimaldab kasutada väiksema võimsusega türistoreid.Kuid sel juhul teisendab trafo siinuslaine poollainete lõigatud osad, mis on tähistatud märkidega «+» ja «-».

Ilma vooluta pausi olemasolu voolu harmooniliste osa katkemise perioodidel on vooluringi puudus, mis mõjutab kaare põlemise kvaliteeti. Spetsiaalsete elektroodide ja mõnede muude meetmete kasutamine võimaldab keevitamisel edukalt kasutada türistori ahelat, mis on leidnud üsna laialdast rakendust konstruktsioonides nn. keevitusalaldid.

Dioodi ahelad

Väikese võimsusega ühefaasilistel keevitusalalditel on neljast dioodist kokku pandud sillaühendusskeem.

See loob alaldatud voolu vormi, mis on pidevalt vahelduvate positiivsete poollainete kujul. Selles vooluringis ei muuda keevitusvool oma suunda, vaid kõigub ainult suurusjärgus, tekitades lainetust. See kuju säilitab keevituskaare paremini kui türistori kuju.

Sellistel seadmetel võivad olla täiendavad mähised, mis on ühendatud voolu reguleeriva trafo töömähistega. Selle väärtuse määrab ampermeeter, mis on ühendatud alaldatud ahelaga läbi šundi või sinusoidi - läbi voolutrafo.

Larionovi sillaskeem

See on mõeldud kolmefaasiliste süsteemide jaoks ja sobib hästi keevitusalalditega.

Dioodide kaasamine selle silla skeemi järgi võimaldab lisada koormusele pingevektorid selliselt, et need tekitavad lõpppinge U out, mida iseloomustavad väikesed pulsatsioonid ja mis Ohmi seaduse järgi moodustab kaare sarnase kujuga vool keevituselektroodil. See on palju lähemal alalisvoolu ideaalsele vormile.

Keevitusalaldi kasutamise tunnused

Alaldivool võimaldab enamikul juhtudel:

• ohutum on kaare süütamine;

• tagab selle stabiilse põlemise;

• tekitavad vähem sulametalli pritsmeid kui keevitustrafod.

See laiendab keevitamise võimalusi, võimaldab usaldusväärselt ühendada roostevaba terase sulameid ja värvilisi metalle.

Inverteri vool keevitamiseks

Keevitusinverterid on seadmed, mis teostavad elektrienergia samm-sammult teisendamist vastavalt järgmisele algoritmile:

1. tööstuselekter 220 või 380 volti vahetatakse alaldi abil;

2. tekkivad tehnoloogilised mürad tasandatakse sisseehitatud filtrite abil;

3. stabiliseeritud energia inverteeritakse kõrgsagedusvooluks (10–100 kHz);

4. kõrgsagedustrafo vähendab pinget väärtuseni, mis on vajalik elektroodikaare stabiilseks süttimiseks (60 V);

5. Kõrgsagedusalaldi muudab elektri keevitamiseks alalisvooluks.

Kõiki muunduri viit etappi juhitakse tagasisiderežiimis automaatselt spetsiaalse IGBT-seeria transistormooduliga. Sellel moodulil põhinev juhtimissüsteem kuulub keevitusinverteri kõige keerukama ja kallima elemendi hulka.

Inverteri poolt kaare jaoks loodud alaldatud voolu kuju on praktiliselt lähedane täiuslikule sirgele. See võimaldab teil teostada mitut tüüpi keevitamist erinevatele metallidele.

Tänu inverteris toimuvate tehnoloogiliste protsesside mikroprotsessori juhtimisele hõlbustab keevitaja tööd oluliselt riistvarafunktsioonide kasutuselevõtt:

• kuumkäivitus (kuumkäivitusrežiim), suurendades automaatselt voolu keevitamise alguses, et hõlbustada kaare käivitamist;

• kleepumisvastane režiim (Anti Stick Mode), kui elektrood puudutab keevitatavaid osi, väheneb keevitusvoolu väärtus väärtusteni, mis ei põhjusta metalli sulamist ega kleepumist elektroodi külge;

• kaarsundimine (Arc force mode), kui kaare pikkuse lühendamisel eralduvad elektroodilt suured sulametalli tilgad ja tekib kleepumise võimalus.

Need omadused võimaldavad isegi algajatel teha kvaliteetseid keevisõmblusi. Inverter-keevitusmasinad töötavad usaldusväärselt ka sisendvõrgu pinge suurte kõikumiste korral.

Inverterseadmed nõuavad hoolikat käsitsemist ja kaitsmist tolmu eest, mis võib elektroonikakomponentidele kandmisel häirida nende tööd, põhjustada soojuse hajumise halvenemist ja konstruktsiooni ülekuumenemist.

Madalatel temperatuuridel võib moodulite plaatidele tekkida kondensaat. See põhjustab kahjustusi ja talitlushäireid. Seetõttu hoitakse invertereid köetavates ruumides ja ei tööta nendega pakase või sademete ajal.