1.1 Особливості горіння дуги та вимоги до джерел живлення

Зварювання неплавким електродом в середовищі інертних газів рекомендоване для з'єднання та наплавлення високоміцних, нержавіючих та жаростійких сталей та сплавів алюмінієвих, магнієвих та  титанових  сплавів  відносно  невеликої  товщини. Найбільше

поширення   отримало   аргонодугове   зварювання   вільною дугою

(рис.1.1). Неплавкий (точніше, тугоплавкий) вольфрамовий електрод нерухомо кріпиться у зварювальному пальнику. Інертний газ захищає електрод та зону зварювання від дії повітря. Зварювання виконується електродами діаметром від 1 до 8 мм на струмі від 50 до 500 А при напрузі від 10 до 20 В.

Вимоги    до     джерела    живлення    визначаються родом

зварювального струму (постійний, змінний ) та характером його модуляції (неперервний, імпульсний уніполярний, імпульсній різнополярний, високочастотний), які у свою чергу залежать від марки

Зовнішня характеристика джерела повинна бути крутопадаючою, з напругою холостого ходу 50-80 В, тобто у 4-6 разів перевищуючи робочу. При цьому забезпечується стійкість процесу зварювання та стабільність струму при коливаннях довжини дуги, що

і товщини зварюваного металу.

особливо важливо при малій товщини виробу.

1-цанга; 2-електрод; 3-сопло; 4-дрог; 5-виріб; 6-інертний газ. Рисунок 1.1 - Схема зварювання неплавким електродом в середовищі інертних газів:

Регулювання струму повинно бути плавним, з кратністю не менш 5, можливе плавно-ступінчасте регулювання. Зазвичай регулятор струму діє на тиристорний випрямляючий блок або обмотку управління трансформатора. Початкове запалення дуги повинне виконуватись безконтактним способом за допомогою високовольтного високочастотного генератора - осцилятора або збуджувача, оскільки при контактному способі запалення спостерігається недопустиме забруднення шва вольфрамом та підвищена витрата електроду. Захист основного джерела від високої напруги високочастотного генератора здійснюється за допомогою фільтру високих частот. Заварювання кратеру при механізованому зварюванні повинно забезпечуватись завдяки плавному зменшенню струму за допомогою спеціального пристрою. Цей же пристрій іноді використовують для плавного збільшення струму на початку зварювання, що захищає електрод від руйнування. Програмне керування послідовністю включення та відключення окремих пристроїв джерела забезпечує такий цикл роботи: продувку шлангів газом протягом 0,5-3 с, включення осцилятора та запалення дуги, зварювання на протязі великого часу, заварювання кратеру протягом 3-15 с, захист шва протягом 3-30 с.

Джерело змінного струму використовують для зварювання алюмінієвих сплавів. На нього розпоширюються усі вище викладені вимоги щодо джерела постійного струму. Зварювання алюмінію на постійному струмі зворотної полярності застосовують обмежено через сильний нагрів електрода, воно рекомендоване при струмі до 150 А. Вдалою альтернативою є зварювання на змінному струмі, але воно пред'являє до джерела особливі вимоги. Надійне наступне запалення дуги при переході до полуперіоду зворотної полярності забезпечується за допомогою імпульсного стабілізатору, генеруючого імпульс, перевищуючий напругу Цзв у 1,5-2 рази. Ще одна вимога пов'язана з присутністю постійної складової зварювального струму. Подавлення постійної складової (ліквідація або зменшення) виконується спеціальним пристроєм.

Імпульсне джерело для зварювання пульсуючою дугою рекомендоване для з'єднання виробів малої товщини. На відміну від імпульсно-дугового зварювання плавким електродом, де короткочасові імпульси струму призначені для керування переносом електродного металу, при зварюванні пульсуючою дугою неплавкимелектродом імпульси струму мають інший вигляд, дозволяючий керувати формуванням шва (рис.1.2). За час імпульсу на виробі розплавляється кругла ванночка невеликих розмірів, метал якої на протязі паузи встигає закристалізуватися (рис.1.2а). Параметри імпульсу - струм іі та час ^ - підбирають так, щоб забезпечити повне проплавлення без прожогу виробу, а параметри паузи - в основному час їп - так, щоб гарантувати перекриття ванночок для отримання сполошного шва. Імпульсна подача енергії сприяє високоякісному формуванню шва на тонколистових виробах. Цей засіб можливо рекомендувати і при виконанні вертикальних та потолочних швів, де чітке дозування енергії запобігає стіканню зварювальної ванни. Програмне керування параметрами імпульсу та паузи виконується за допомогою маломіцного генератора імпульсів - напівпровідникового мультивібратора. Час імпульсу та паузи повинні налагоджуватись плавно та незалежно друг від друга в інтервалі 0,04-1 с. Струм імпульсу та паузи також повинні налагоджуватись плавно та незалежно. Струм паузи Іп потрібен лише для підтримки міжелектродного проміжку в іонізованому стані з метою підвищення стійкості пульсуючої дуги. Зазвичай він виставляється на рівні 1-15А, але може і взагалі бути відсутнім (рис.1.2г). Форма імпульсу повинна настроюватись (рис.1.2д), бажане плавне регулювання швидкості нарощування та спаду струму імпульсу.

Джерело різнополюсних імпульсів (рис.1.3) призначене для зварювання алюмінієвих сплавів. Зазвичай він має два силових канала, кожен із яких включає в себе трансформатор та випрямляючий блок. Один канал призначений для живлення дуги прямої полярності, другий - дуги зворотної полярності. За допомогою силового напівпровідникового комутатора поперемінно підключаються до дуги, генеруя прямокутні імпульси прямої та зворотної полярності (рис.1.3). Програмне керування тривалістю імпульсів їпр та Ізв виконується за допомогою генератора імпульсів, який дає команду на перемикання комутатора. Час імпульсу прямої полярності їпр настроюється в інтервалі 0,001-0,1с, зворотної полярності Ізв-0,001-0,01с. Регулювання струму Іпр та Ізв звичайно виконується плавно та незалежно, окремо у кожному із каналів. Як правило, струм зворотної полярності Ізв установлюється невеликий, але достатній для видалення оксидної плівки. Струм прямої полярності Іпр настроюють в залежності відтовщини виробу та діаметра електрода, він може перевищувати струм зворотної полярності в 1,5-4 рази.

 

 

—1   [ Т

Іі

ц

Іп

-*> й

Д {

Л Л А

-- т ч—

Л Л АЛЛ

Л Л Л

ЛЛ/І

г

ЛІН

А

 

 

--к.

Рисунок 1.2 - Схема формування шву (а) осцилограми струму (б,в,г) при зварюванні пульсуючою дугою