Egenskaper for en sveisekraftkilde

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om egenskapene til en sveisekilde: - 1. Volt-Ampere Egenskaper for en sveisestrømkilde 2. Ekstern statisk Volt-Ampere Egenskaper for en sveisestrømkilde 3. Konstant strømegenskaper 4. Konstant spenning Egenskaper 5. Dynamisk Volt-Ampere Egenskaper.

Volt-Ampere Egenskaper for en sveisekraftkilde:

Alle sveisekraftkilder har to typer driftsegenskaper, nemlig statisk karakteristikk og dynamisk karakteristikk. Den statiske utgangskarakteristikken kan enkelt opprettes ved å måle utgangsspenningen og strømmen ved vanlig måling ved konvensjonell metode for lasting av variable motstander. Således utgjør en kurve som viser utgangsstrømmen mot utgangsspenning for en gitt strømkilde sin statiske karakteristikk.

Den dynamiske egenskapen til en bueveisstrømkilde bestemmes ved å registrere transientvariasjonene som forekommer over et kort intervall i sveisestrømmen og buespenningen. Således beskriver den øyeblikkelige variasjoner som oppstår over et kort tidsintervall, si en milli-sekund. Arc stabilitet bestemmes av den kombinerte samspillet mellom de statiske og dynamiske volt-ampere (VI) egenskapene til sveisekraftkilden.

Den egentlige forbigående karakteren av en sveisebue er hovedårsaken til stor betydning av den dynamiske egenskapen til en bueveisstrømkilde. De fleste sveisebuer har kontinuerlig endring av forhold som hovedsakelig er knyttet til slående bue, metalloverføring fra elektroden til sveisepuljen, og bueutryddelse og reignisjon i løpet av hver halvsyklus av ac-sveising. Sveisningsbueens forbigående karakter skyldes også variasjon i buenlengde, buetemperatur og elektronutslippskarakteristikk av katoden.

Forandringshastigheten for spenning og strøm i bueveisprosesser er så rask at den statiske volt-ampere karakteristikken til en strømkilde kan neppe ha noen betydning for å forutsi den dynamiske egenskapen til en sveisebue.

Imidlertid er det bare de statiske volt-ampereegenskapene til en sveisekilde som leveres av produsenten. Selv om de ikke kan gi karakteren til oppførsel av kraftkilden angående dens dynamiske respons, men de er av stor betydning for å bestemme den generelle generelle responsen ved å kontrollere prosessparametrene.

Ekstern Statisk Volt-Ampere Egenskaper for en sveisekraftkilde:

En svært viktig egenskap ved en hvilken som helst bueveisstrømkilde er dens eksterne statiske volt-ampere karakteristikk. Det er en kurve som relaterer spenningen til kilden til sveisestrømmen. Volt-ampere karakteristisk kurve for en sveisekilde er oppnådd ved å måle utgangsspenningen og strømmen mens den statisk lastes med ren motstandsbelastning som varieres fra minimum eller uten belastning til maksimale eller kortslutningsforhold. Den eksterne statiske egenskapen til en sveisekilde varierer med applikasjonen som den er beregnet til.

Fig. 4.1 viser forskjellige typer volt-ampere egenskaper som brukes til sveisekraftkilder. Generelt er alle disse VI karakteristikkene klassifisert under fire kategorier, nemlig bratt, gradvis hengende, flatt og stigende egenskaper som brukes henholdsvis for manuell buesveising, nedsenket buesveising, halvautomatisk gassmetallbuesveising og automatisk gassmetallbue sveiseprosesser.

Fig. 4.1 Statiske volt-ampere egenskaper av forskjellige typer sveisekilder

Andre bueveiseprosesser er også dekket av disse fire typene. Imidlertid er det ganske vanlig å vurdere sveisekilden med hengende V -I egenskaper som konvensjonelle eller konstantstrømsmaskiner og sveisekraftkilder med flate eller nesten flate VI egenskaper som konstant spenning eller konstant potensielle maskiner.

Ytterligere diskusjon om dem følger under disse to overskriftene:

Konstant nåværende egenskaper av en sveisekraftkilde:

En konvensjonell bueveisstrømkilde er kjent som konstantstrøm (CC) -maskinen. Den har den karakteristiske kurvekarakteristikken og har vært populær for bruk i skjermet metallbuesveising.

Konstantstrømskurven viser at sveisekraftkilden gir maksimal utgangsspenning uten belastning, og etter hvert som belastningen øker, reduseres utgangsspenningen. Maksimal belastning eller åpen kretsspenning er vanligvis 100 volt.

En strømkilde av konstant strøm kan ha DC eller AC, utgang. Bortsett fra SMAW brukes den til karbonbuesveising, gasswolframbuesveising, plasmabuesveising og studsveising. Den kan også brukes til kontinuerlige trådprosesser når det brukes ledninger med relativt stor diameter, for eksempel nedsenket buesveising.

Strømkildene med konstantstrøms type sveising kan også brukes til noen automatiske sveiseprosesser. Dette krever bruk av trådmater og kontroller for å duplisere bevegelsens bevegelser for å initiere og vedlikeholde bue som normalt oppnås ved komplekse tilbakemeldingssystem for å overvåke bue spenning til kontrollbue lengde.

Inntil nylig ble de konstantstrømforsyningene sjelden brukt til sveising med svært små diameter ledninger. Imidlertid har nå buesveisekilder blitt utviklet med ekte konstant strømvolumper statisk karakteristikk, som vist i figur 4.2, som kan brukes med ledninger med liten diameter innenfor det normalt benyttede buespenningsområde.

Sveiseren som benytter denne typen maskin har knapt noen kontroll over sveisestrømmen ved endringen i buenlengde fordi den ikke påvirkes av en slik endring. Dette har stor fordel for gasswolframbuesveising, da forandringen i lysbuenes lengde i denne prosessen er begrenset. Det er også av betydelig bruk i gassbuesveising hvor det benyttes til å gi sprøytemodus for metalloverføring med lav gjennomsnittlig strøm.

Dette gjøres ved hjelp av strømkilden som kan programmeres til å bytte fra lav eller bakgrunnsstrøm til topp eller pulsstrøm for å påvirke dråpeproblemet ved økt smeltehastighet i forbindelse med forbedret klemmeffekt. Dette er kjent som puls sveising.

I pulserende strøm sveising to nåværende nivåer, som vist på fig. 4.3, med ønskede tidsperioder kan settes for å oppnå den nødvendige gjennomsnittlige sveisestrømmen. Pulserende strøm sveising blir stadig mer populær både med gasswolframbuesveising og gassbuesveiseprosesser.

Konstant spenningsegenskaper av en sveisekraftkilde :

En strømkilde med konstant spenning (CV) har i det vesentlige en flat volt-ampere karakteristisk kurve, men vanligvis med en liten dråpe. Kurven kan forskyves opp eller ned for å endre spenningen som vist i figur 4.4. Spenningen vil imidlertid aldri stige til så høy en OCV som i en konstant strøm sveising strømkilde.

Fig. 4-4 Forskjellige volt-ampere kurver av konstant spenning strømkilder

Dette er en grunn til at den konstante spenningssveiskraftkilden ikke brukes til manuell metallbuesveising med belagt elektrode da det krever høyere OCV for å starte en bue. Sveisekraftkildene med konstant spenningsvolum-ampereegenskaper er infact som kun brukes for kontinuerlig elektrodrådssveising, for eksempel gassmetallbuesveising.

Volt-ampereegenskapen til en CV-strømkilde er konstruert for å produsere nesten samme spenning uten last og ved nominell eller full belastning. Den har VI karakteristisk som en vanlig kommersiell elektrisk kraftgenerator. Hvis belastningen i kretsen endres, justerer strømkilden sin nåværende utgang for å tilfredsstille kravet og opprettholder i hovedsak samme spenning over utgangsterminaler. Dette systemet gir således en selvregulerende lysbue basert på en forhåndsinnstilt hastighet av trådmatning og en konstant spenningskraftkilde.

De forenklede kontrollene eliminerer komplekse kretser og reversering av trådmatemotorens motor for å starte eller opprettholde en stabil sveisebue.

En konstant spenningssveiskraftkilde sørger for riktig strøm, slik at elektrodesmeltningshastigheten er lik trådmatningshastigheten. Buenlengden er forhåndsinnstilt ved å sette spenningen på strømkilden mens sveisestrømmen styres ved å justere ledningstilførselshastigheten.

Volt-ampere karakteristikken til en sveisekilde må være konstruert for å gi en stabil lysbue for GMAW med forskjellige diameter ledninger og metall som skal brukes sammen med forskjellige skjermgasser. De fleste konstante spenningssveiskraftkilder er utstyrt med innretninger for justering av helling av VI-kurven.

Det har blitt funnet at VI-kurvene med løyper på 1-5 til 2 volt / 1004 er best egnet for GMAW av ikke-jernholdige metaller, nedsenket buesveising og for flerkjernet buesveising med elektrodekabler med større diameter. En kurve med en middels helling på 2 til 3 volt / 100A er foretrukket for CO ₂, gassskjermet metallbuesveising og flammekjernede elektrodestrenger med liten diameter. En brattere helling på 3 til 4 volt / 100A er funnet nyttig for kortslutningstransport. Disse tre typer skråninger er vist i figur 4.5. For jevn forandring i bue spenningen, flattere kurven, jo mer endringen i sveisestrøm.

Fig. 4-5 Forskjellige skråninger brukt i konstant spenningssveiskraftkilder

Den dynamiske egenskapen til en konstant spenningskraftkilde må planlegges nøye. På grunn av abrupt endring i spenning ved kortslutning, har strømmen en tendens til å øke raskt til en meget høy verdi. Dette er en fordel ved å initialisere buen, men det kan forårsake uønsket spatter.

Det kan imidlertid styres ved å legge til reaktans eller induktans i kretsen. Dette resulterer i endring av tidsfaktor eller responstid og fører til en stabil bue. I de fleste sveisekilder er en deferent mengde induktans inkludert i kretsen for de forskjellige bakkene. Dette gjøres ved å levere en variabel reaktor i systemet.

Det konstante spenningssveisekraftsystemet har sin største fordel når den nåværende tettheten til elektrodekabelen er høy. Spenningsprinsippet for sveising brukes normalt ikke med ac. Selv om det kan brukes til nedsenket buesveising og elektroslag sveising, men det er ikke populært med disse prosessene. Det skal ikke brukes til skjermet metallbuesveising, da det kan overbelaste og skade strømkilden ved å tegne for høy strøm for lenge.

Utvelgelse av en statisk Volt-Ampere karakteristisk for en sveiseprosess:

I utgangspunktet er det fire typer statiske volt-ampere egenskaper som kan inkorporeres i en sveisekilde, avhengig av prosessen som de skal benyttes til.

Disse fire typer VI egenskaper er:

1. Bratt hengende type,

2. Gradvis hengende type,

3. Fiat eller konstant spenningstype, og

4. Stigende spenningstype.

Alle disse typer strømkildeegenskaper med volt-ampereegenskapene til sveisebåken som er lagt på dem, er vist i figur 4.6.

Fig. 4.6 Volt-ampere egenskaper av forskjellige sveisekilder og sveisebue

1. Steeply Drooping VI karakteristisk:

Sveisekraftkilden med bremsende volumkarakteristikk har en høy åpen kretsspenning og lav kortslutningsstrøm som vist ved kurve 1 i figur 4.6. Det er tydelig at når bue lengden endres mellom L - δ L og L + δ L, er endringen i gjeldende liten.

Denne typen volt-ampere karakteristikk passer best for SMAW som er manuell metallbuesveising med belagte elektroder, fordi en liten endring i buenlengde på grunn av den indre bevegelsen av den menneskelige hånden under sveiseprosessen vil ikke påvirke smeltehastigheten til elektroden. Dessuten sikrer høy åpen kretsspenning lett oppstart og vedlikehold av sveisebue.

2. Gradvis Drooping VI Karakteristisk:

Strømkilden med gradvis hengende statisk volt-ampere karakteristikk, som vist ved kurve 2 i figur 4.6, kan levere høy kortslutningsstrøm som er nødvendig for nedsenket buesveising med tykke elektroder, spesielt for elektrodediameter på mer enn 3, 5 min. En strømkilde med denne typen volt-ampere-karakteristikk krever en teknikk for bueinitiering tilsvarende den for berøring og tegning som brukes til SMAW, eller alternativt kan stålull brukes til å gi en kortslutning mellom elektroden og arbeidsstykket.

Den åpne kretsen spenningen kan være litt lavere enn det ved brått hangende VI karakteristikk. Denne funksjonen bidrar til å gi en form for selvregulering av buenlengden under sveising, for samme forandring i lysbue-lengden er forandringen i lysestrømmen betydelig mer enn i tilfelle av kraftig hengende volt-ampere karakteristisk.

3. Flat VI Karakteristisk:

I en konstant spenningssveiskraftkilde for en liten forandring i lysbuens lengde er det en stor forandring i sveisestrømmen, noe som gjør den ganske følsom og bidrar dermed til å opprettholde en stabil buelengde med følgelig konsistente kvalitetssveis. Dette refereres generelt til selvregulering av buenes lengde og er et viktig krav til suksess for gassbuesveising.

Forandringen i lysbue-lengde er uunngåelig, spesielt i halvautomatisk GMAW, og dermed konstant spennings-statisk volt-ampere karakteristisk er meget nyttig for fine sveiseprosesser. Imidlertid er den flate VI karakteristikk som vist ved kurve 3 i figur 4.6, ikke virkelig flat, men normalt faller ved 1-3 volt per 100 ampere. Alle sveisekraftkilder med flate VI-egenskaper er nesten uavhengig av transformator cum-likerettertypen og elektrodeposisjon (ep) er polaritetsinnstillingen som normalt brukes.

4. Stigende VI karakteristisk:

I en sveisekilde med stigende volt-ampere karakteristikk, er det en økning i strømmen med spenningsøkningen som vist ved kurve 4 i figur 4.6. Denne VI karakteristikken er basert på liten modifikasjon av konstant spenningskarakteristikk. En fordel ved den stigende VI karakteristiske over det flate karakteristiske er at når strømforsyningshastigheten økes, økes kravet til strømstyrke, spenningen økes også automatisk. Denne funksjonen bidrar til å opprettholde en konstant lysbue, selv om kortslutning skjer. Den stigende VI karakteristikken kan tilpasses hovedsakelig til de fullautomatiske prosessene.

Dynamisk Volt-Ampere Egenskaper for en sveisestrømkilde:

Den dynamiske egenskapen til en sveisekraftkilde er forholdet mellom buespenningen og den tilsvarende sveisestrømmen når de endres fra et øyeblikk til et annet som vist i figur 4.7.

Det er viktig å kjenne naturen til dynamisk karakteristikk for å bestemme frekvensen av stigning av strøm etter en kortslutning som påvirker hastigheten av elektrodesmelte og sveisespatten.

De dynamiske VI karakteristika oppnås ved å registrere volt-ampere transienter under den faktiske driften av strømkilden. Fra de dynamiske VI-egenskapene er det mulig å bestemme modusen for metalloverføring for et gitt sett med sveiseparametere.

Problem 1:

Lysbue-lengde-spenningsegenskapen til en DC-bue er gitt ved ligningen V = 24 + 41 hvor V er bue spenningen og jeg bue lengden i mm. Den statiske volt-ampere-karakteristikken til strømkilden er tilnærmet ved en rett linje uten belastning på 80 volt og kortslutningsstrømmen på 600 ampere. Bestem den optimale lysbuen for maksimal effekt.

Løsning :

Problem 2:

Den statiske volt-ampere karakteristikken til en sveisekilde er gitt av den parabolske ligningen

I ² = - 500 (V-80)

og bue karakteristikken er representert ved den rette linjens ligning

I = 23 (V-18).

Fastslå,

(a) kraften til en stabil bue,

(b) Hvis bue lengden (I) og bue spenningen (V) er relatert av uttrykket V = 20 + 4-5 bestemmer jeg den optimale bue lengden for maksimal effekt.

(c) Hvis de konvektive og radiative tapene til buen i (b) er 15% av lysbueffekten, avgjør det om det vil være fordelaktig å ha en lysbue på 4 mm, hvor disse tapene bare er 20% av de for buen i (b). Kommentar kort om de to sakene.

Løsning:

(a) For bue:

(b) For bue:

Sammenligning (v) og (vi) er det tydelig at nettoffekten for en lysbue lengde på 4 mm vil være høyere enn med bue lengden på 7-4 mm. Derfor bør jeg = 4mm foretrekkes.

Problem 3:

Bestem endringen i sveisestrøm hvis buelengden endres fra 4 mm til 5 mm for kraftkilder med følgende statiske volt-ampereegenskaper,

(i) I ² = - 400 (V - 100)

(ii) I ² = - 8000 (V-80)

(iii) V = 48 - (I ^{1, 05} / 50)

(iv) V = 30 + (l ^1.05 / 50)

Anta at bue lengde (l) og bue spenning (V) er relatert til uttrykket V = 20 + 4l.

Løsning :