Направи си сам заваряване с аргонова дъга
Да започнем с по-сложна и специфична инсталация за ръчно аргонно-дъгово заваряване на алуминий и неговите сплави с неконсумативен електрод в аргон на променлив ток. Гледайки напред, отбелязваме, че когато е оборудван с токоизправител и известно повторно превключване, инсталацията ще може да заварява стомани, сплави на базата на мед, никел, титан и др.
За да реализирате тази идея, ще ви трябва:
а) заваръчен трансформатор за ръчно електродъгово заваряване. Подходящ е всеки такъв с напрежение на празен ход 60-70V, задоволяващ технологичните параметри на процеса по мощностни характеристики, както и захранващо напрежение.
Желателно е да има трансформатор с повишено магнитно изтичане, с движещи се намотки или магнитни шунтове, за да се осигури падаща външна характеристика ток-напрежение и да се контролира заваръчният ток чрез промяна на количеството на изтичащия поток.
Те могат да включват модерни трансформатори от типа TDM, произведени по-рано през 60-те и 70-те години: TDP, TD, TSP и "дядото" на заваръчните трансформатори STN - произведени от 30-те до 50-те години. от миналия век, както и трансформатори от чуждестранно или съвместно производство, широко представени на вътрешния пазар;
б) силов контактор тип KM или SKM с индекс, съответстващ на тока за подаване на заваръчно напрежение към горелката;
в) осцилатор - устройство за наслагване върху заваръчна машина; в) осцилатор - устройство за наслагване на високоволтови (до 3 kV) импулси с честота до 1000 kHz върху заваръчна дъга за йонизиране на дъговата междина при запалване на дъгата и улесняване на нейното възбуждане, когато текущата синусоида преминава през "0" по време на заваряване;
г) спомагателен трансформатор 220/24V (или друго безопасно вторично напрежение със захранване40-50VA за захранване на намотките на комутационни устройства);
д) устройство за контрол на времето на продухване (URVO) с аргон на заваръчната вана след гасене на дъгата, включващо реле РВ от типа RKN с високоомна намотка - 2500. 3500 оборота, захранвани от 24V, кондензатор СР от резистори R и Rp или реле за време за 24V1 (последното не е показано на схемата);
е) електрогазов вентил тип SKR за 24V DC или 220V AC (на схемата);
ж) 24V реле on/off контактор, осцилатор;
з) горелка тип GDS за необходимия ток с вложка "евро";
и) Евро гнездо за вложката на горелката;
к) токоизправител за ток 2-3А за подаване на постоянен ток с напрежение 24V към комутационни устройства;
к) индуктивно-капацитивен филтър за защита на заваръчния трансформатор от високоволтови осцилаторни импулси. Индуктивната част на филтъра е 1_F дросел, навит с напречно сечение на заваръчна тел върху сърцевината (може да се използва 10-ампера LATR ядро или от трансформатор 2000VA), колкото повече обороти, толкова по-добре. Капацитивната част 0F е метало-хартиен кондензатор тип MBGP с капацитет 4 μF за работно напрежение 600V;
м) аргонов цилиндър, оборудван с редуктор, за предпочитане с манометър - разходомер;
м) амперметър с шунт 75 mV с необходимия номинал за измерване на заваръчния ток;
о) волфрамови пръти от степени SVL (за променлив ток) и SVI (за постоянен ток) с диаметър, съответстващ на работния ток;
о) автомобилен акумулатор с капацитет 55-75Ah (един или повече), свързан последователно към заваръчната верига. Не се изисква неговата работоспособност, основното е да е наводнен.
Няма да се изненадаме, ако дори ерудиран специалист в областта на заваряването мисли на това място. Въпросът е, че при използванепроменлив ток, полярността на електрода и продуктът се променят с честотата на тока. Следователно топлината, отделена върху електрода и продукта, е приблизително еднаква. Електрическата проводимост на дъгата в различните полупериоди на полярността на променливия ток е различна. Той е по-висок в тези полупериоди, когато електродът е катод (директна полярност) и дъговият разряд възниква главно поради термоелектронна емисия поради високата температура на топене на волфрама при неговата относително ниска топлопроводимост. През периодите, когато катодът е върху продукта, електрическата проводимост на дъгата е по-ниска, напрежението, необходимо за стартиране на дъгата, е по-високо, така че нейното възбуждане става с известно закъснение.
В съответствие с различното напрежение на дъгата в различните полупериоди на променливия ток, стойността на самия заваръчен ток също е различна. Тоест има асиметрия в заваръчния ток. По този начин в заваръчната верига се появява постоянен компонент на тока. Това явление се нарича "гейт ефект" на AC дъгата.
Стойността на постоянния компонент зависи от ефективната стойност на заваръчния ток, скоростта на заваряване, топлофизичните свойства на електрода и продукта. Този ефект е особено изразен при заваряване на алуминий и неговите сплави при големи токове при високи скорости.
Визуалните индикации за този ефект са намаляване на съпротивлението на волфрамовия електрод и лошо образуване на заваръчния шев. В съвременните източници за заваряване на алуминий на променлив ток с неконсумативен електрод се използват схемни решения и микропроцесорни устройства за потискане на постоянния компонент.
Един от простите методи, популярни в близкото минало за намаляване на компонента на постоянен ток при заваряване на алуминий с неконсумативен (волфрамов) електрод, е серийното свързване вверига за заваряване на кондензаторна батерия. Установена е емпирична връзка между стойността на капацитета на батерията и заваръчния ток:
Сbat = 100I „, където Сbat е капацитетът на кондензаторната батерия, uF; 1sv - заваръчен ток, A.
Не е трудно да си представите размерите на кондензаторна банка за заваряване, например, с ток 300A, като се има предвид, че кондензаторите използват метални хартиени с работно напрежение най-малко 500V. Тук на помощ ще дойде използван или работещ автомобилен акумулатор. Включването му в заваръчната верига ще замени обемистата кондензаторна банка. Самата батерия не се влияе от тази процедура. Единственото необходимо изискване е спазването на правилата за безопасност при работа с киселинни батерии. Особено важно е да запомните, че всяка искра, която попадне в батерията, може да причини експлозия на последната.
Оборудването, споменато по-горе, може да бъде намерено отчасти в техните собствени "бонбони", закупени в магазини за продажба на заваръчно оборудване или на "бълха" пазари.
Предложената схема (фиг. 1) не е „абсолютната истина“ и може да бъде подобрена многократно, например чрез въвеждане на допълнителни опции в нея, които отговарят за:
- плавно намаляване на заваръчния ток при спиране на процеса (за запълване на кратера);
- работа на дъгата в пулсиращ режим;
- безконтактно възбуждане на дъгата при заваряване с постоянен ток;
- "дежурна" дъга;
- и други.
Схемата работи по следния начин.
Когато мрежовото захранване е включено, на вторичната намотка на заваръчния трансформатор ST се появява напрежение на отворена верига, което е „дежурно“ на отворения контактор KM. Едновременно изправеното вторично напрежение на спомагателния трансформатор TrV ена бутона на факлата Kng. При натискане на бутона се активира реле P, което чрез нормално отворени контакти включва осцилатора OS, реле RV, което чрез нормално отворените си контакти захранва намотката на електрогазовия клапан EGK, последният се отваря; контакторът KM, когато се задейства, води заваръчното напрежение към волфрамовия електрод на горелката E. В резултат на разрушаване и йонизация на дъговата междина, пълна с аргон, високоволтови високочестотни осцилаторни импулси, заваръчната дъга се възбужда.
За да се потисне постоянният компонент на променливия ток, батерията е свързана последователно към заваръчната верига. Полярността на превключване на батерията зависи от индуктивно-капацитивните параметри на веригата и се определя експериментално.
Когато бутонът KH е изключен, контакторът отваря веригата, процесът на заваряване спира, осцилаторът се изключва. Електрогазовият клапан, поради разреждането на кондензатора СР през резисторите Rp R и намотката на спомагателното реле РВ, остава отворен за известно време, аргонът навлиза в дюзата на горелката, като по този начин предпазва стопилката от отрицателното въздействие на въздуха.
За заваряване с аргонова дъга при постоянен ток е необходимо да се въведе двуполовинков токоизправител, сглобен от вентили със съответния номинален ток в заваръчната верига, да се извади батерията, да се изключи осцилаторът. В този случай индуктивно-капацитивният филтър 1_F - SF ще изглади вълните на заваръчния ток. Трябва да се припомни, че "минусът" на токоизправителя трябва да бъде на електрода.
Препоръчваме инсталационното оформление да бъде изпълнено по такъв начин, че елементите на веригата, изброени в параграфи b), c), d), e), f), g), i), j), l), n), да бъдат комбинирани в моноблок, който може да ви е необходим и ще бъде използван като част от друго заваръчно оборудване, създадено отнезависимо, което ще бъде обсъдено в следващите броеве на списанието. И не забравяйте за необходимостта от "заземяване" на вашето оборудване.
По този начин със собствените си ръце можете да направите универсална инсталация за ръчно аргонно-дъгово заваряване с неконсумативен електрод. Неговата простота и функционалност ще ви помогнат да решите всякакви задачи по заваряване на голямо разнообразие от метали и сплави, като по този начин ще подобрите технологичната гъвкавост на вашето производство.