Хотя выбор сварочного процесса имеет решающее значение, даже самые квалифицированные методы не могут компенсировать неправильный источник питания. Эта статья раскрывает тайны источников сварочного тока, чтобы помочь профессионалам подобрать оборудование для конкретных процессов сварки для достижения оптимальных результатов.

Выбор процесса сварки в первую очередь зависит от характеристик сварного шва, типа материала, формы и толщины, а также конструкции соединения. Также необходимо учитывать производственные требования, включая скорость и качество сварки. Только после налаживания процесса сварки следует выбирать источники питания и вспомогательное оборудование. Процесс сварки остается основным фактором при выборе источника питания.

В этом руководстве основное внимание уделяется выбору источника питания для технологий сварки, которые были усовершенствованы за последнее десятилетие. Когда-то эти методы считались специализированными или ограничивались массовым производством, но теперь они применяются практически во всех отраслях металлообработки. Растущее производство ранее трудно поддающихся сварке металлов в сочетании с экономическими и качественными преимуществами передовых процессов сделало эти технологии доступными даже для небольших предприятий по производству металлов.

Эти процессы требуют более сложных требований к мощности и управлению, чем традиционная дуговая сварка в среде защитного металла (SMAW). Поскольку большинство металлургов и инженеров-сварщиков не являются специалистами в области электротехники, выбор подходящих источников питания может оказаться сложной задачей. Данное исследование требований к мощности для процессов производственной сварки направлено на прояснение этих технических соображений.

В сварочных процессах преобладают два основных типа источников питания: системы постоянного тока (CC) и постоянного напряжения (CV), каждый из которых подходит для конкретных процессов и применений.

• Источники питания постоянного тока (CC):Аппараты, которые часто называют «свисающими», из-за падения напряжения в них при увеличении сварочного тока, что приводит к характерному спаданию выходной кривой вольт-ампер.
  • При питании, но без образования дуги (без тока), они поддерживают относительно высокое напряжение холостого хода, обычно 70–80 В. Сварка обычно происходит на более крутой части кривой, что делает их идеальными для ручной сварки электродом.
  • Напряжение дуги зависит от физической длины между электродом и заготовкой, поэтому при ручной сварке невозможно поддерживать его абсолютно постоянным. Однако, поскольку ток определяет скорость плавления присадочного металла, постоянный ток обеспечивает стабильное плавление.
  • Существуют вариации в зависимости от входной мощности (однофазная или трехфазная), выходной мощности (переменный ток, постоянный ток или переменный/постоянный ток) и типа управления выходом (механический или электрический).
• Источники питания постоянного напряжения (CV):Ток может варьироваться от нуля до чрезвычайно высоких уровней короткого замыкания при любой настройке напряжения. Эти машины, разработанные специально для газовой дуговой сварки (GMAW), обычно не подходят для дуговой сварки в среде защитного металла.
  • Ни один сварочный аппарат не обеспечивает действительно постоянного напряжения — практические устройства показывают падение напряжения не менее 1 В на 100 А выходной мощности. Токи короткого замыкания могут достигать тысяч ампер.
  • Машины CV обычно имеют более низкое напряжение холостого хода (максимум 50 В) по сравнению с машинами CC (80 В). Операторы устанавливают напряжение холостого хода, а не ток, с типичным диапазоном от 10 до 48 вольт.
  • Сварочный ток автоматически регулируется во время короткого замыкания, чтобы поддерживать длину дуги при заданном напряжении, при этом скорость подачи электрода определяет величину тока.

Все сварочные аппараты имеют номинальный рабочий цикл — часто неправильно понимаемую, но важную характеристику. На основе десятиминутного периода номинальный рабочий цикл 100% означает, что источник питания может работать непрерывно при номинальном токе или ниже него. Рабочий цикл 60% означает не бесконечную работу при мощности 60%, а скорее шесть минут работы при номинальном токе и напряжении на десятиминутный цикл, что требует четырех минут времени охлаждения на холостом ходу. Машины с рабочим циклом ниже 100% могут работать непрерывно за счет снижения выходного тока.

Ключевые передовые сварочные процессы и требования к мощности включают в себя:

• Газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW/TIG):Сварка TIG, хотя и не нова, заслуживает включения из-за ее эффективности при работе со сложными материалами, включая нержавеющую сталь, алюминий, магний, медь, бериллиевую медь, хастеллой, инконель, инвар и ковар, особенно в тонких поперечных сечениях.
  • Для TIG требуются источники питания, аналогичные SMAW, — с нисходящей кривой вольт-амперной характеристики. Однако соображения, специфичные для процесса, делают предпочтительным использование специализированных машин.
  • Стандартные источники питания переменного тока, не предназначенные для TIG, требуют снижения номинальных характеристик для TIG переменного тока из-за частичного выпрямления, включающего компоненты постоянного тока, которые могут перегреть трансформаторы. Дополнительные проблемы, специфичные для TIG, включают в себя зажигание дуги, стабильность и точный переменный контроль для деликатной работы.
• Газовая дуговая сварка металлов (GMAW/MIG):Непрерывная подача проволоки GMAW заменила вольфрамовый инертный газ (TIG) и SMAW во многих применениях, в первую очередь благодаря скорости — часто в несколько раз быстрее, чем альтернативные процессы.
  • Дополнительные преимущества включают в себя более чистые сварные швы (снижение образования оксидов из защитного газа), минимизацию отходов электродов, превосходные металлургические свойства и простоту эксплуатации, улучшающую стабильность качества при одновременном сокращении человеческих затрат.
• Дуговая точечная сварка:Набирает популярность благодаря возможности односторонней точечной сварки и быстрому и повторяемому производству многоточечных сварных швов.
  • Выполняется с помощью процессов TIG или GMAW. Для точечной сварки TIG используются стандартные источники питания TIG, но для нее требуются специальные пистолеты для точечной сварки и средства управления, обычно сплавляющие основные материалы без присадочной проволоки, что характерно для холоднокатаной стали и нержавеющей стали.
  • Для точечной сварки GMAW используются высокие токи (500–750 ампер) с проволокой меньшего диаметра, что требует использования машин с более высоким напряжением, а также специализированных механизмов подачи проволоки и блоков управления.
• Плазменная дуговая сварка:Расширение технологии плазменной резки, имеющее сходство с TIG, но предлагающее преимущества перед электронно-лучевой, лазерной и ультразвуковой сваркой в ​​отношении ограничений и начальной стоимости.
  • Как и TIG, плазменная сварка обычно плавит материалы (хотя можно использовать и холодную присадочную проволоку). Торированные вольфрамовые электроды с водяным охлаждением выдерживают экстремальные температуры от сфокусированного плазменного пламени, способного глубоко и узко проникать.