電弧螺柱焊機及其用于螺柱焊的直流焊接電源的特點
- 2020-07-17 10:13:09
- 梁新瓊 原創(chuàng)
- 4414
電弧螺柱焊機是由焊接電源、控制器、焊槍、地線鉗、焊接電纜等部分組成。但大多數(shù)焊接設(shè)備的焊接電源都與控制器合并為一體，稱為主機。比較先進的控制方式是使用微處理器，以便精確設(shè)置和適時控制焊接過程中的焊接電流、焊接時間等參數(shù)。焊接電源一般為晶閘管控制的或逆變式的弧焊整流器。逆變式的弧焊整流器體積小、重量輕、動特性好，無疑是焊機的首選，但受大功率器件的限制，所以目前大容量的焊機還是以晶閘管控制的弧焊整流器為主。但不論那種結(jié)構(gòu)的焊接電源，其安全要求都應(yīng)符合規(guī)定。
用于螺柱焊的直流焊接電源應(yīng)具有以下特點：
a、焊接電源應(yīng)具有下降的靜外特性。只有這樣才能維持電弧的穩(wěn)定性，保證焊接質(zhì)量。
b、焊接電源應(yīng)有引弧電流（40～50A）和較高的空載電壓（70～100V）。以確保100％的引弧成功率，對于大直徑的螺柱焊接，其空載電壓甚至超過100V。只有這樣才能滿足提升高度較大時的需求。
c、要有較高的負載電壓。按弧焊電源下降特性的定義，當(dāng)焊接電流≥600A時，其負載電壓應(yīng)保持44V不變。在施工現(xiàn)場使用的焊機，其焊接電纜較長，有的長達50m，電壓降很大。如果不增加負載電壓加以補償，就勢必會降低其焊接能力，若不按照規(guī)定配制焊接電纜的截面積，情況就會更加嚴重，甚至無法焊接。
d、焊接電流要有陡升的前沿。螺柱焊接的最大特點是瞬間大電流，因此要求焊接電源在接通后的32ms之內(nèi)，焊接電流應(yīng)達到其峰值。對于短周期螺柱焊而言，其焊接電流的上升時間應(yīng)該更短，否則就有可能出現(xiàn)焊接時間已到，但焊接電流還沒有達到其峰值的現(xiàn)象。設(shè)定的焊接電流與螺柱焊接所得到的能量不成比例，則很難保證其焊接質(zhì)量。
提高焊接電流上升速度的唯一辦法是減小電抗器的電感量。普通弧焊整流器之所以要加大電抗器，除了濾波之外還要限制短路電流的上升速度和短路電流的峰值，以降低引弧時的沖擊電流，減小飛濺和弧坑，并避免燒穿工件。螺柱焊則不同，是按照已設(shè)定的引弧、螺柱提升、接通主電源等邏輯順序進行的。也就是說，在螺柱與工件有一定間隙的情況下才接通焊接主電源的，因而避免了引弧時的飛濺。其實螺柱焊的最大“飛濺”是發(fā)生在螺柱壓入熔池時，瞬間發(fā)生的噴濺物。
e、電源要有較小的內(nèi)阻抗。焊接電源的主電路的電氣絕緣，采用H級耐熱等級與B級相比，具有體積小重量輕的優(yōu)點，倍受人們的推崇。但深入分析后發(fā)現(xiàn)，也并非完美無缺。
GB11021規(guī)定：H、B級耐熱等級的最高溫度分別為180℃和130℃，H級比B級允許的溫度約高40％。也就是說，在主電路設(shè)計時，其線圈的電流密度可以大幅度提高，以減小導(dǎo)線的截面積。隨之而來的是導(dǎo)線的電阻，也即電路的阻抗增加。這對于大電流焊接的螺柱焊機而言，則是致命的缺點。假如焊接電源主電路的絕緣由B級改為H級，次級回路所有導(dǎo)線截面積的減小而導(dǎo)致總電阻的增加那怕只有0.006Ω，按2500A焊接電流計算，其增加的功耗為37.5kw，再加上主變壓器初級增加的功耗，則是相當(dāng)可觀的。焊接電源主電路的功耗增加，勢必減小輸出的焊接功率，使焊接能力下降，這便是體積、重量的減小付出的代價。也就是說，焊接同一直徑的螺柱，H級比B級絕緣的焊機需要更高的功率才能達到同一效果，效率明顯下降。
f、供電的電源柜（箱）應(yīng)有足夠的容量，電弧螺柱焊機的負載持續(xù)率很低，一般都小于15％，消耗的平均功率較低，但瞬間功率卻很大，大直徑螺柱焊接時，瞬間功率甚至超過300kw，這就要求供電的電源柜（箱）應(yīng)有足夠的容量，以滿足螺柱焊接的要求。如果供電電源的容量小，在焊接時，電源電壓的降低達到其額定值的15％以下，超過了晶閘管的調(diào)壓穩(wěn)流的范圍，就很難保證焊接質(zhì)量，有些焊機甚至按照已設(shè)定的電源電壓限值強迫停機。架設(shè)專線，提高電源柜（箱）的容量或錯開用電高峰是解決問題的好辦法。
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