理论部分 电弧及对弧焊电源的基本要求,第一节 对弧焊电源外特性的要求 一、电源的外特性 二、“电源电弧”系统的稳定性 三、对弧焊电源外特性曲线的要求 第二节 对弧焊电源调节性能的要求 一、电源的调节性能 三、弧焊电源的负载持续率与额定值 第三节 对弧焊电源动特性的要求 一、各种弧焊方法的负载特点 二、弧焊电源的动特性,第一节 对弧焊电源外特性的要求,一、电源的外特性,在电源内部参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值Uy，与输出的电流稳定值Iy之间的关系曲线Uy = f (Iy)称为电源的外特性。,二、“电源电弧”系统的稳定性,图72 “电源电弧”系统电路的示意图,“电源一电弧”系统，如图72所示。,所谓“电源电弧”系统的稳定性应包含两方面的含义：,1系统在无外界因素干扰时，保持静态平衡。此时应有如下关系：,U f = Uy ， If = Iy,2 当系统一旦受到瞬时的外界干扰，被坏了原来的静态平衡，造成了焊接规范的变化。但当干扰消失之后，系统能够自动地达到新的稳定平衡，使得焊接工艺参数重新恢复。,“电源一电弧”系统的稳定条件是,物理意义：电弧工作点移至B2，这时UyUf ，供大于求，这就使电流增加，从而使电弧电流偏移量减小 ，直至恢复到原来的平衡点A0。,三、对弧焊电源外特性曲线的要求,（一）对弧焊电源外特性工作区段形状的要求,1手工电弧焊,2. 熔化极弧焊,等速送丝控制系统的熔化极弧焊 CO2MAG、MIG焊或细丝(直径3mm）的直流埋弧自动焊，电弧静特性均是上升的。电源外特性为下降、平、微升。,图76 等速送丝控制系统示意图,（2）变速送丝控制系统的熔化极弧焊 通常的埋弧焊(焊丝直径大于3mm)和一部分MIG焊，它们的电弧静特性是平的。为满足Kw0，只能采用下降外特性的电源。而且，这类焊接方法焊丝中电流密度较小，自身调节作用不强，不足以在弧长变化时维持焊接规范稳定，所以也就不宜采用等速送丝控制系统，而应采用如图77a所示的变速送丝控制系统。,图77 变速送丝控制装置示意图,3不熔化极弧焊 包括钨极氩弧焊(TIG)、不熔化极等离子弧焊以及不熔化极脉冲弧焊等。它们的电弧静特性工作部分呈平的或上升的形状。对于这几种焊接方法稳定焊接规范主要是指稳定焊接电流，故最好采用恒流特性的电源。如图74中曲线3所示，当弧长由l1变为l2时，恒流特性的电流偏差 很小。,4熔化极脉冲弧焊 一般采用等速送丝，利用“电源-电弧”系统的自身调节作用来稳定焊接规范，维弧阶段和脉冲阶段分别工作于两条电源外特性上。为增强“电源一电弧”系统的自身调节作用，维弧阶段和脉冲阶段都采用平的外特性比较好，采用“平一降”特性或“降一平”特性也还可以，最好是用双阶梯形特性。,工件,焊把,直流反极性接法,SS400,A,+,工件,焊把,直流正极性接法,SS400,+,A,（二）对弧焊电源空载电压的要求,1 保证引弧容易 2 保证电弧的稳定燃烧 为确保交流电弧的稳定燃烧，要求,3保证电弧功率稳定 据第六章所述，为了保证交流电弧功率稳定要求,4 要有良好的经济性 5 保证人身安全,1交流弧焊电源 为了保证引弧容易和电弧的连续燃烧，通常采用,手弧焊电源 U05570V 埋弧自动焊电源 U07090V,2. 直流弧焊电源 直流电弧比交流电视易于稳定，但为了容易引弧，一般也取接近于交流弧焊电源的空载电压，只是下限约低10V。 根据有关规定，当弧焊电源输入电压为额定值和在整个调整范围内，空载电压应符合： 弧焊变压器 U080V 弧焊整流器 U085V 弧焊发电机 U0100V,第二节 对弧焊电源调节性能的要求,一、电源的调节性能,弧焊电源能满足不同工作电压、电流的需求的可调性能为其调节性能。它是通过电源外特性的调节来体现的。,在稳定工作的条件下，电弧电流If、电压Uf、空载电压U0和等效阻抗Z之间的关系，可用下式表示：,或者,当U0不变而改变Z时，便可得到一族外特性曲线，图710a为得到的下降外特性，图710b为平外特性。,图710 改变等效阻抗时的外特性 a）下降外特性 b）平外特性,当Z不变，改变U0也可得到一族外特性曲线，图711a为所得到的下降外特性，图711b为平外特性。,图711 改变空载电压U0时的外特性 a)下降外特性 b）平外特性,同时调节U0与Z，便可得到如图712 的外特性曲线族。,(一) 手弧焊 焊接不同厚度的工件时，电弧电压一般是保持不变的，只调节焊接电流。一般要求交流弧焊电源空载电压U0 = (1.82.25)Uf。手弧焊常用的弧焊电源调节外特性方式如图710a所示。,(二) 埋弧焊 采用如图711a所示的调节外特性方式。,(三) 等速送丝气体保护焊 电弧静特性为上升的熔化极气体保护焊可选用平外特性的电源和等速送丝的焊机.因而图710b和图711b所示的电源外特性调节方式可用于上述场合来调节电弧电压。而用图710b所示方式时，因U0不变有利于稳弧，允许在较大范围内调节U f，故调节性能优于前者。,下降外特性弧焊电源的可调参数,1工作电流If 2工作电压Uf 3最大焊接电流If max 4最小焊接电流If min 5电流调节范围,图714 平特性电源可调参数,1工作电流If 2工作电压Uf 3最大工作电压Uf max 4. 最小工作电压Uf min 5工作电压调节范围,平外特性弧焊电源的可调参数,三、弧焊电源的负载持续率与额定值,负载持续率FS来表示某种负荷状态，即,负载持续率额定级校国家标准新的规定则有35、60和100三种。手弧焊电源一般取60%，轻便型者可取15%、25%或35%。自动或半自动焊电源一般取100或60。,第三节 对弧焊电源动特性的要求,所谓弧焊电源的动特性，是指电弧负载状态发生突然变化时，弧焊电源输出电压与电流的响应过程，可以用弧焊电源的输出电流和电压对时间的关系，即uf f（t）、if =f（t）来表示，它说明弧焊电源对负载瞬变的适应能力。,各种弧焊方法的负载特点与弧焊电源的动特性,1对瞬时短路电流峰值的要求 瞬时短路电流峰值，是当焊接回路突然短路时，输出电流的峰值，如图716所示。一般需考虑由空载到短路和由负载到短路两种情况。,1）瞬时短路电流峰值Isd 由空载到短路时的Isd值影响开始焊接时的引弧过程。Isd太小，则不利于这时的热发射和热电离，使引弧困难；若此值太大，则造成飞溅大甚至引起工件烧穿。对它的要求指标，是以其与稳定短路电流之比Isd/Iwd来衡量。 2) 0.05s瞬时短路电流值Isd 对Isd大，则表示短路电流由峰值降下来的过程慢，短路电流冲击能量大，引起的飞溅严重，使工件烧穿的危险性大，它也影响引弧性能。对它的要求指标，也以其与稳定短路电流之比IsdIwd来衡量。因实际意义不大，故一般不考核。,(1) 由空载到短路,它影响熔滴过渡的情况。Ifd太大，则使熔滴飞溅严重，使焊缝成形变坏，甚至引起焊件烧穿、电弧不稳； Ifd过小，造成功率不够，熔滴过渡困难。通常以其与稳定工作电流之比来衡量。,(2) 由负载到短路的Ifd,2对恢复电压最低值的要求,Umin过小， 不利于电子发射和电离 熔滴过渡后的电弧复燃困难 对弧焊发电机的Umin应加以考核，提出要求。,