Источники питания с улучшенными эксплуатационными характеристиками для дуговой сварки на переменном токе
Рассмотрены особенности работы источников питания переменного тока с тиристорным регулированием, обеспечивающие высокую стабильность процесса и качество формирования сварных соединений. Приведены данные по сварке переменным током, в том числе корневых швов стыковых соединений труб....
Gespeichert in:
| Datum: | 2006 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2006
|
| Schriftenreihe: | Автоматическая сварка |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102691 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Источники питания с улучшенными эксплуатационными характеристиками для дуговой сварки на переменном токе / И.И. Заруба, В.В. Дыменко, В.В, Андреев, А.Ф. Шатан // Автоматическая сварка. — 2006. — № 7 (639). — С. 49-54. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-102691 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1026912016-06-13T03:04:25Z Источники питания с улучшенными эксплуатационными характеристиками для дуговой сварки на переменном токе Заруба, И.И. Дыменко, В.В. Андреев, В.В. Шатан, А.Ф. Производственный раздел Рассмотрены особенности работы источников питания переменного тока с тиристорным регулированием, обеспечивающие высокую стабильность процесса и качество формирования сварных соединений. Приведены данные по сварке переменным током, в том числе корневых швов стыковых соединений труб. Considered are the features of operation of a.c. power sources with thyristor control, providing a high stability of the process and quality of welded joint formation. Data are given on a.c. welding, including root welds of pipe butt joints. 2006 Article Источники питания с улучшенными эксплуатационными характеристиками для дуговой сварки на переменном токе / И.И. Заруба, В.В. Дыменко, В.В, Андреев, А.Ф. Шатан // Автоматическая сварка. — 2006. — № 7 (639). — С. 49-54. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102691 621.791.75.037:621.311.6 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Производственный раздел Производственный раздел |
| spellingShingle |
Производственный раздел Производственный раздел Заруба, И.И. Дыменко, В.В. Андреев, В.В. Шатан, А.Ф. Источники питания с улучшенными эксплуатационными характеристиками для дуговой сварки на переменном токе Автоматическая сварка |
| description |
Рассмотрены особенности работы источников питания переменного тока с тиристорным регулированием, обеспечивающие высокую стабильность процесса и качество формирования сварных соединений. Приведены данные по
сварке переменным током, в том числе корневых швов стыковых соединений труб. |
| format |
Article |
| author |
Заруба, И.И. Дыменко, В.В. Андреев, В.В. Шатан, А.Ф. |
| author_facet |
Заруба, И.И. Дыменко, В.В. Андреев, В.В. Шатан, А.Ф. |
| author_sort |
Заруба, И.И. |
| title |
Источники питания с улучшенными эксплуатационными характеристиками для дуговой сварки на переменном токе |
| title_short |
Источники питания с улучшенными эксплуатационными характеристиками для дуговой сварки на переменном токе |
| title_full |
Источники питания с улучшенными эксплуатационными характеристиками для дуговой сварки на переменном токе |
| title_fullStr |
Источники питания с улучшенными эксплуатационными характеристиками для дуговой сварки на переменном токе |
| title_full_unstemmed |
Источники питания с улучшенными эксплуатационными характеристиками для дуговой сварки на переменном токе |
| title_sort |
источники питания с улучшенными эксплуатационными характеристиками для дуговой сварки на переменном токе |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102691 |
| citation_txt |
Источники питания с улучшенными эксплуатационными
характеристиками для дуговой сварки на переменном токе / И.И. Заруба, В.В. Дыменко, В.В, Андреев, А.Ф. Шатан // Автоматическая сварка. — 2006. — № 7 (639). — С. 49-54. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT zarubaii istočnikipitaniâsulučšennymiékspluatacionnymiharakteristikamidlâdugovojsvarkinaperemennomtoke AT dymenkovv istočnikipitaniâsulučšennymiékspluatacionnymiharakteristikamidlâdugovojsvarkinaperemennomtoke AT andreevvv istočnikipitaniâsulučšennymiékspluatacionnymiharakteristikamidlâdugovojsvarkinaperemennomtoke AT šatanaf istočnikipitaniâsulučšennymiékspluatacionnymiharakteristikamidlâdugovojsvarkinaperemennomtoke |
| first_indexed |
2025-07-07T12:41:53Z |
| last_indexed |
2025-07-07T12:41:53Z |
| _version_ |
1836992025110511616 |
| fulltext |
УДК 621.791.75.037:621.311.6
ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ С УЛУЧШЕННЫМИ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
И. И. ЗАРУБА, д-р техн. наук, В. В. ДЫМЕНКО, В. В. АНДРЕЕВ, кандидаты техн. наук, А. Ф. ШАТАН, инж.
(Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
Рассмотрены особенности работы источников питания переменного тока с тиристорным регулированием, обес-
печивающие высокую стабильность процесса и качество формирования сварных соединений. Приведены данные по
сварке переменным током, в том числе корневых швов стыковых соединений труб.
К л ю ч е в ы е с л о в а : дуговая сварка, переменный ток,
покрытые электроды, сварочный трансформатор, тирис-
торное регулирование, магнитное дутье, стабильность про-
цесса сварки, трубопровод, корневой шов, стыковое
соединение, испытания
Для ручной сварки ответственных соединений
обычно применяют электроды типа УОНИ-13/45,
ВИ-10-6 и другие, обеспечивающие необходимое
качество и достаточно высокую устойчивость про-
цесса сварки только на постоянном токе. Однако
последняя характеризуется таким отрицательным
явлением, как магнитное дутье, которое является
следствием взаимодействия собственного магнит-
ного поля дуги и поля сварочного контура. При
этом дуга горит неустойчиво, произвольно пере-
мещаясь с кромки на кромку, несмотря на все-
возможные манипуляции, осуществляемые даже
квалифицированным сварщиком, что приводит к
неудовлетворительному формиро- ванию металла
шва. Особые затруднения наблюдаются при вы-
полнении первого шва стыкового соединения (с
разделкой кромок или в щелевой зазор). Элект-
ромагнитная сила, действующая на дугу, пропор-
циональна квадрату сварочного тока и зависит от
размеров конструкций свариваемых деталей и по-
ложения токоподвода по отношению к сварочной
дуге. Магнитное дутье ограничивает применение
высокопроизводительных режимов при сварке на
постоянном токе.
Самое простое и надежное средство борьбы
с магнитным дутьем при сварке — применение
переменного тока. В этом случае электромагнит-
ная сила, действующая на сварочную дугу, оп-
ределяется результирующим магнитным потоком,
равным геометрической сумме магнитных пото-
ков сварочного и вихревых токов, индуцируемых
в массе основного металла. Так как составляющие
этих потоков находятся почти в противофазе, то
результирующее значение их невелико, поэтому
проявление магнитного дутья значительно ослаб-
ляется по сравнению с постоянным током. Оно
становится незаметным даже при очень больших
сварочных токах (до 2000 А). Таким образом, в
случае использования переменного тока можно
применить более производительные режимы свар-
ки. Известны и другие преимущества переменного
тока. Например, сварка в этом случае значительно
экономичнее с точки зрения расхода электроэ-
нергии: КПД сварочных трансформаторов, как
правило, выше, чем у источников питания пос-
тоянного тока. Сварочные трансформаторы имеют
простое устройство, требуют минимального ухода
и текущего ремонта, поэтому расходы на их эк-
сплуатацию и обслуживание сравнительно неве-
лики.
По своему технологическому воздействию на
ванну переменный ток подобен модулированному
току частотой 50 Гц. Структура металла сварного
шва получается более мелкозернистая, качество
сварного шва на переменном токе лучше, чем при
сварке на постоянном токе электродами одной и
той же марки. При сварке на переменном токе
алюминия и его сплавов неплавящимся вольфра-
мовым электродом в инертных газах и их смесях
большое значение имеет также процесс очищения
свариваемого изделия от оксидных пленок. Поэ-
тому аргонодуговая сварка алюминия неплавя-
щимся электродом производится только на пере-
менном токе. Однако несмотря на определенные
преимущества последнего, его применение недос-
таточно используется в сварочной практике, осо-
бенно при выполнении ответственных сварных со-
единений, в том числе сопровождающихся необ-
ходимостью выполнения корневых и других ти-
пов швов. Это связано с низкой устойчивостью
горения дуги переменного тока, обусловленной
изменением полярности, погасанием и зажигани-
ем дуги (100 раз в секунду при частоте 50 Гц),
а также отрицательным влиянием переноса ме-
талла в этих условиях.
© И. И. Заруба, В. В. Дыменко, В. В. Андреев, А. Ф. Шатан, 2006
7/2006 49
Исследования, выполненные в ИЭС им. Е. О.
Патона, и разработанное специальное устройство
стабилизации горения дуги (УСГД) [1] позволяют
преодолеть этот недостаток. Благодаря современ-
ной полупроводниковой элементной базе УСГД
являются недорогими малогабаритными устройс-
твами, легко размещаемыми в кожухе любого сва-
рочного трансформатора [2]. Разработаны новые
типы трансформаторов с УСГД [3, 4], которые,
используя все качества источника питания пере-
менного тока, по сварочно-технологическим воз-
можностям не уступают сварочным выпрямите-
лям и обеспечивают сварку с использованием
практически любых электродов, предназначенных
как для переменного, так и для постоянного тока.
Как показали опыты [5, 6], при питании дуги
переменным током с подключением УСГД нап-
ряжение холостого хода Uх.х сварочного транс-
форматора может быть уменьшено вплоть до 37 В.
Однако при этом уменьшаются амплитудное зна-
чение напряжения холостого хода и скорость его
нарастания до напряжения зажигания, что неб-
лагоприятно с точки зрения обеспечения надеж-
ного повторного зажигания дуги и стабильности
процесса. Кроме того, в наиболее распространен-
ных простых трансформаторах с механическим
регулированием сварочного тока (перемещаемый
магнитный шунт или подвижные обмотки) при сни-
жении Uх.х внешняя вольт-амперная характеристика
источника питания становится более пологой, воз-
растает ток короткого замыкания и соответственно
разбрызгивание металла, уменьшается угол сдвига
фаз между напряжением Uх.х(t) и током iсв(t), что
также нежелательно с точки зрения обеспечения
устойчивости процесса [7]. Поэтому понижение Uх.х
менее 45 В нецелесообразно в трансформаторах,
рассчитанных на номинальный ток до 300 А. При
Uх.х = 45 В заметно сокращается расход активных
материалов, идущих на изготовление трансформа-
тора, снижается масса и габаритные размеры, по-
вышается КПД [2].
Серийные трансформаторы с механическим ре-
гулированием режима сварки имеют, как правило,
два диапазона сварочного тока, получаемого пе-
реключением пар катушек первичных и вторич-
ных обмоток. В диапазоне малых токов катушки
включаются последовательно, больших — парал-
лельно. В первом случае значение магнитной ин-
дукции в сердечнике трансформатора практически
в 2 раза ниже, чем во втором, т. е. в диапазоне
малых токов магнитопровод трансформатора ока-
зывается недогруженным. Переключатели диапа-
зонов сварочного тока, которыми снабжены тран-
сформаторы, часто выходят из строя, снижая на-
дежность оборудования. Механическое регулиро-
вание не позволяет осуществлять такие манипу-
ляции режимом работы, как например, модуляция
сварочного тока, «горячий» или «холодный» стар-
ты и пр. Поэтому совершенствование сварочных
трансформаторов в первую очередь связано с пе-
реходом от механического к электронному регу-
лированию, которое дает возможность в одном
диапазоне получить требуемый сварочный ток
при неизменном значении магнитной индукции
в сердечнике трансформатора. Одним из наиболее
важных преимуществ такого регулирования яв-
ляется его быстродействие, благодаря чему можно
существенно расширить технологические возмож-
ности трансформатора путем дозирования энер-
гии, поступающей в дугу, в том числе и в пере-
ходных процессах, вызванных переносом металла.
Первые сварочные трансформаторы с устройс-
твами тиристорного регулирования тока появи-
лись в 1980-х годах [8]. Для регулирования тока
в первичные либо вторичные цепи трансформа-
тора включали два тиристора, соединенные между
собой встречно-параллельно. По сравнению с ам-
плитудным регулированием тиристорные транс-
форматоры не обеспечивают получения непре-
рывного тока во вторичной цепи, что нежелатель-
но с точки зрения стабильности процесса. При
сварке под флюсом мощными закрытыми дугами
ванна расплавленного металла, изолированная от
окружающей среды, имеет большую тепловую
инерционность, поэтому достаточно устойчивый
процесс можно получить при питании дуги от
трансформаторов ТДФЖ-1002, ТДФЖ-2002 с ти-
ристорным регулированием в первичной цепи.
При сварке менее мощными открытыми ду-
гами (например, покрытыми электродами или в
защитных газах) получить стабильный процесс
практически невозможно. В этом случае исполь-
зуют метод так называемой активной подпитки
дуги от вспомогательного источника тока неболь-
шой мощности или другие варианты поддержания
дугового разряда [8]. Для поддержания стабиль-
ного горения дуги при ручной дуговой сварке пок-
рытыми электродами достаточно, чтобы ток «под-
питки» находился в пределах 10…35 А (в зави-
симости от диаметра электрода и режима сварки).
В ИЭС им. Е. О. Патона предложены и ис-
следованы две схемы сварочных трансформаторов
с тиристорным управлением. В первой из них си-
ловой и вспомогательный трансформаторы выпол-
нены в виде отдельных узлов (рис. 1). Вторая схе-
ма построена на базе единого трансформатора,
имеющего силовые и вспомогательные обмотки.
Источник питания (см. рис. 1) состоит из ос-
новного (силового) трансформатора Т1, рассчи-
танного на номинальную нагрузку, и вспомога-
тельного Т2, который выполнен с развитым рас-
сеянием и может длительно работать в режиме
короткого замыкания. Важным узлом источника
является тиристорный коммутатор ТК с блоком
управления. Внешние вольт-амперные статичес-
кие характеристики такого комбинированного ис-
50 7/2006
точника питания имеют две ветви. Одна соответс-
твует основному силовому трансформатору и отли-
чается сравнительно небольшим напряжением хо-
лостого хода (Uх.х = 40…45 В) и достаточно боль-
шим током короткого замыкания (Iк.з = 1,5…1,8Iном).
Вторая (крутопадающая) соответствует работе
вспомогательного источника питания (Uх.х =
= 35…40 В, Iк.з = 25…30 А). Таким образом,
суммарное напряжение холостого хода обеих вет-
вей находится в пределах 80 В. Источник рабо-
тает следующим образом. В процессе сварки в
момент прохождения тока через нуль тиристор-
ный коммутатор закрывается. На разрядном про-
межутке возникает бросок напряжения, способс-
твующий надежному повторному зажиганию ду-
ги. Когда блок управления вырабатывает управ-
ляющий импульс, тиристорный коммутатор отк-
рывается и сварочный ток возрастает, так как пи-
тание дуги теперь осуществляется от основного
источника с пологой характеристикой, невысоким
напряжением холостого хода и значительным то-
ком короткого замыкания. Плавное изменение ре-
жима в широких пределах достигается путем ре-
гулирования угла отпирания тиристоров.
На рис. 2, а приведена фазовая траектория,
представляющая зависимость скорости изменения
сварочного тока diсв/dt от значения этого тока.
Внешние ветви фазовой траектории соответству-
ют горению дуги в рабочем режиме, внутрен-
ние — горению дуги при закрытом коммутаторе.
Участки с низкими значениями diсв/dt = f(iсв) со-
ответствуют закрытому состоянию ТК. С его от-
крытием внутреннее сопротивление всего источ-
ника резко уменьшается, а ток, и, следовательно,
diсв/dt резко увеличиваются. Для сравнения на
рис. 2, б приведена фазовая траектория diсв/dt =
= f(iсв), полученная при сварке от обычного сва-
рочного трансформатора.
При закрытом ТК возрастает суммарная ин-
дуктивность сварочного контура и сдвиг фаз меж-
ду током дуги и напряжением холостого хода ис-
точника питания, имеющего при этом достаточно
высокое амплитудное значение. Все это способ-
ствует надежному повторному зажиганию дуги и
росту коэффициента стабильности ее горения [7].
Регулируя сопротивление короткого замыка-
ния основного Т1 и вспомогательного Т2 транс-
форматоров, можно формировать статические и
динамические характеристики источника питания
в широком диапазоне. Расчеты показывают, что
подобные источники питания целесообразно вы-
пускать на номинальный ток до 500 А.
Применение «подпитки», как и в случае с ис-
пользованием УСГД, позволяет снизить напряже-
ние холостого хода основного сварочного тран-
сформатора. Однако при этом следует учитывать,
что нарушение стабильности процесса сварки при
питании переменным током [7, 9] связано с из-
менением полярности и с характером переноса
металла, а также моментом отрыва капли в те-
чение полупериода. Особенно опасны крупные
капли, отрывающиеся от электрода на спаде по-
лупериода синусоиды сварочного тока. Они могут
настолько деионизировать столб дуги, что после
изменения полярности дуга повторно уже не воз-
будится и процесс сварки будет прерван. Ско-
ростная киносъемка процесса сварки и синхрон-
ное осциллографирование показали, что крупные
капли переходят в ванну расплавленного металла
преимущественно в конце полупериода на спаде
синусоиды тока, когда электромагнитные силы
Рис. 1. Блок-схема источника питания переменного тока с тиристор-
ным регулированием (обознач. см. в тексте)
Рис. 2. Фазовые траектории diсв/dt = f(iсв), полученные от источника питания переменного тока с тиристорным регулированием (а) и от
традиционного сварочного трансформатора (б)
7/2006 51
уменьшаются до минимума и преобладает дейс-
твие силы тяжести совместно с силами поверх-
ностного натяжения. Под действием этих сил кап-
ля провисает вдоль оси электрода, а ванна вы-
равнивается и подплывает под электрод с каплей.
Поэтому перенос металла при этом весьма часто
сопровождается короткими замыканиями дугово-
го промежутка [10], что для тиристорно регули-
руемых трансформаторов крайне неблагоприятно.
Если включение тиристорного ключа при изме-
нении полярности и переходе источника питания
на рабочий режим совпадает с коротким замы-
канием дугового промежутка, в цепи происходит
бросок тока, вызывающий взрыв перемычки меж-
ду каплей и ванной расплавленного металла и
выброс капли за пределы шва. Потери металла
резко возрастают и разбрызгивание его может пре-
высить 30…35 %, что совершенно недопустимо
по технологическим соображениям. В этом случае
следует стремиться к тому, чтобы при разрыве
перемычки ток был как можно меньше. При ко-
ротком замыкании, вызванном переносом метал-
ла, режим горения вспомогательной (низкоампер-
ной) дуги необходимо продлить, а переключение
на рабочий режим (большой ток) осуществить
только после разрушения жидкой перемычки. Та-
кой алгоритм должен быть заложен в схему уп-
равления тиристорным коммутатором.
Таким образом, при разработке тиристорных
трансформаторов с УСГД появляются два обяза-
тельных требования, которые должны удовлетво-
ряться схемой управления:
импульс энергии, вырабатываемый УСГД для
повторного возбуждения дуги, необходимо пода-
вать в разрядный промежуток не только при из-
менении полярности, но и при любых обрывах
дуги в процессе сварки;
при коротком замыкании, вызванном переносом
металла крупными каплями на спаде синусоиды то-
ка, включение тиристоров в следующем полупери-
оде должно быть задержано до момента разрыва
перемычки между электродом и ванной расплав-
ленного металла в режиме «подпитки» дуги.
На рис. 3 показана блок-схема разработанного
в ИЭС им. Е. О. Патона сварочного трансфор-
матора с тиристорным управлением, который
представляет собой модификацию рассмотренно-
го выше источника питания, два трансформатора
в котором практически совмещены. На общем
магнитопроводе расположены первичная I и че-
тыре секции вторичной обмотки (II, III — соот-
ветственно вспомогательная и основная, IV — об-
мотка питания УСГД, V — обмотка питания блока
управления тиристорами). Регулирование свароч-
ного тока осуществляется с помощью силовых ти-
ристоров VS1, VS2, которые на интервале откры-
того состояния шунтируют собой секцию II и
дроссель L1. При полностью открытых тиристорах
сварочный ток максимальный, при закрытых —
минимальный. Значение тока определяется индук-
тивностью рассеяния обмоток III и II и парамет-
рами дросселей L1, L2. Дроссель L2 вводится в
сварочный контур только в том случае, если ин-
дуктивность рассеяния силовой обмотки транс-
форматора недостаточна для получения требуе-
мого значения тока короткого замыкания.
Управляя работой тиристоров, можно регули-
ровать ток в переходных процессах, вызванных
переносом металла как в начальной стадии за-
мыкания дугового промежутка, так и в момент
разрушения жидкой перемычки, что способствует
снижению разбрызгивания электродного металла
и улучшению формирования шва.
Сварка покрытыми электродами во всех прос-
транственных положениях, кроме нижнего, бла-
годаря периодическому манипулированию элек-
тродом, осуществляемому сварщиком, проводится
со своеобразной модуляцией тока. При переме-
щении электрода его торец на какое-то время от-
водится от ванны, дуга удлиняется, ток умень-
шается и расплавленный металл не растекается
на вертикальной или наклонной поверхности. Од-
нако в этом случае часть энергии дуги бесполезно
расходуется на разогрев металла в околошовной
зоне, а расплавленный металл ванны периодичес-
ки остается незащищенным, что ухудшает качес-
тво сварного шва. В случае модуляции сварочного
тока, осуществляемой путем тиристорного регу-
лирования, дуга все время остается над ванной
расплавленного металла, обеспечивая его защиту
и при остывании металла шва, когда сварочный
ток уменьшается. Модуляция сварочного тока су-
щественно улучшает качество сварного шва, хотя
Рис. 3. Блок-схема источника питания ТДТ-251 У2 (БРРС — блок
регулирования режима сварки, остальные обозначения см. в тексте)
52 7/2006
и требует определенных навыков от сварщика, ко-
торые приобретаются за очень короткое время.
Как показал эксперимент, при сварке покрытыми
электродами частоту модуляции следует выбирать
в диапазоне 0,5…5,0 Гц, ток импульса
100…275 А, ток паузы 50 А.
В рассматриваемом источнике предусмотрены
режимы «горячего» и «холодного» стартов. Для
надежного начального зажигания дуги и получе-
ния требуемого проплавления корня шва приме-
няется «горячий» старт — повышение тока в мо-
мент касания электрода с изделием в начале свар-
ки. Он достигается путем полного открытия ти-
ристоров на 5…10 полупериодов тока. Во избежа-
ние прожога изделия и разрушения электрода при
сварке неплавящимся электродом используется «хо-
лодный» старт — понижение тока до минимального
(около 50 А) при зажигании дуги контактным спо-
собом. Осуществляется он путем запирания тирис-
торов на 5…10 периодов тока с последующим пе-
реходом к заданному сварочному току.
Технологические испытания разработанного ти-
ристорного трансформатора проводили по ГОСТ
25616–83, дополнительно оценивали устойчивость
горения дуги. В основном применяли две марки
покрытых электродов: УОНИ-13/45 — электроды
с фтористо-кальциевым покрытием (для постоян-
ного тока) и МР-3 — с рутиловым покрытием (для
переменного тока). Использовали и другие элект-
роды, например, ВИ-10-6, ОЗЛ-8 и пр. Сравнение
на тех же режимах проводили при сварке от сва-
рочного генератора ПСО-300. Установлено, что
швы, полученные при питании сварочной дуги от
тиристорного трансформатора, практически ничем
не отличались от швов, выполненных при сварке
постоянным током. Новый тиристорно регулируе-
мый трансформатор ТДТ-251У2 (рис. 4) обеспечил
высокую стабильность процесса сварки как элект-
родами для переменного тока, так и для постоян-
ного, ничем не уступая по этому показателю сва-
рочным выпрямителям и генераторам [9, 11]. Пре-
имущества ТДТ-251У2 перед сварочными источни-
ками питания постоянного тока (генераторами и
выпрямителями) заключаются в возможности обе-
спечить качественную сварку корневых швов в уз-
кой разделке и в других сложных условиях, когда
возникает опасность появления магнитного дутья.
Функциональные возможности источника пи-
тания типа ТДТ позволяют вести качественную
сварку покрытыми электродами любых марок,
предназначенными для сварки переменным и пос-
тоянным током.
Основные технические характеристики ТДТ-251У2
Напряжение питания сети, В ................................380
Номинальный сварочный ток, А
(при ПН = 20 %) ................................................... 250
Первичный ток при номинальном
сварочном токе, А ................................................ 31
Диапазон регулирования сварочного
тока, А ....................................................................50…275
Напряжение холостого хода
силовой обмотки, В ..............................................45±4
Ток холостого хода, А, не более .......................... 4
Номинальное рабочее напряжение, В ................30
Номинальная мощность, кВ⋅А, не более ............11,43
КПД, %, не менее ..................................................80
Коэффициент мощности, не менее .....................0,82
Масса, кг, не более ................................................45
Источник обеспечивает сварку плавящимися
электродами углеродистых, некоторых нержаве-
ющих сталей (электродами ОЗЛ-8), чугуна (элек-
тродами ЦЧ-4), а также сварку неплавящимся
электродом нержавеющих сталей, алюминия и его
сплавов в аргоне.
Были проведены производственные испыта-
ния нового источника питания типа ТДТ -251У2
с УСГД при сварке стыков трубных заготовок двух
типоразмеров на приведенных ниже режимах:
образец (рис. 5, а). Диаметр трубы 114 мм,
толщина стенки 10 мм, скос кромок 70°, притуп-
ление 2 мм, зазор до 3 мм, материал — сталь
Ст3сп. Сварку производили электродами УОНИ-
13/45. Режимы сварки:
а) корневой шов выполняли модулированным
переменным током. Частота модуляции 0,5 Гц,
длительности импульса и паузы равны, значение
тока импульса 110 и паузы 50 А, напряжение на
дуге 22…25 В. Диаметр электрода 3 мм;
б) заполняющий шов выполняли переменным
током без модуляции. Сварочный ток 140 А, нап-
ряжение дуги 24…26 В, диаметр электрода 4 мм;
в) облицовочный шов выполняли переменным
током без модуляции: сварочный ток 150 А, нап-
ряжение дуги 25…26 В, диаметр электрода 4 мм;
образец (рис. 5, б). Диаметр трубы 57 мм, тол-
щина стенки 4 мм, скос кромок 70°, зазор 2 мм,
материал — сталь Ст3сп. Режимы сварки:
а) корневой шов: ток импульса 95…98, паузы
50 А, напряжение дуги 24 В, частота модуляции
1 Гц, диаметр электрода 3 мм;
Рис. 4. Внешний вид ТДТ- 251У2
7/2006 53
б) облицовочный шов: ток импульса
110…115 А, напряжение дуги 24…25 В, диаметр
электрода 3 мм.
Рентгенконтроль показал пригодность образ-
цов для эксплуатации. Источник ТДТ -251У2 был
также успешно испытан при сварке алюминиевых
пластин неплавящимся вольфрамовым электро-
дом в аргоне.
Таким образом, разработанный трансформатор
с тиристорным регулированием позволяет вести
следующие процессы:
сварку покрытыми электродами углеродистых
сталей (в том числе с основным покрытием типа
УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и пр.), нержавеющих
и специальных сталей (ОЗЛ-8, ОЗЛ-26, ЦЛ-34 и
пр.), чугуна (ЦЧ-4);
аргонодуговую сварку неплавящимся электро-
дом нержавеющих сталей, алюминия и его спла-
вов в тех случаях, когда допускается начальное
зажигание дуги контактным способом;
сварку корневых, вертикальных и горизонталь-
ных швов.
Кроме того, ТДТ-251У2 обеспечивает также
следующие функции:
плавную регулировку (местную и дистанцион-
ную) сварочного тока в одном диапазоне;
импульсную стабилизацию горения дуги;
модуляцию сварочного тока;
установку перед сваркой (в зависимости от ре-
жима и диаметра электрода) необходимого тока
короткого замыкания;
«горячий» (при сварке плавящимся электро-
дом) и «холодный» (при сварке неплавящимся
электродом) старты;
плавный выход на режим в начале сварки и
заварку кратера в конце сварки;
продувку защитного газа после окончания свар-
ки;
формирование различных внешних статичес-
ких характеристик: от пологопадающей до шты-
ковой.
К положительным качествам ТДТ следует от-
нести его технологическую многофункциональ-
ность. В нем до некоторой степени объединены
возможности источников питания переменного и
постоянного тока.
Отсутствие подвижных частей в ТДТ сущес-
твенно повышает его эксплуатационную надеж-
ность. Стоимость блока управления компенсиру-
ется экономией электротехнических материалов
при изготовлении ТДТ и электроэнергии при его
эксплуатации, а также более высокими техноло-
гическими показателями по сравнению с тради-
ционными сварочными трансформаторами и вып-
рямителями.
Источник питания типа ТДТ может найти при-
менение при производстве и монтаже металло-
конструкций, прокладке трубопроводов и пр., что
позволяет рекомендовать его для сварки покры-
тыми электродами корневых и других типов свар-
ных швов на изделиях ответственного назначения.
1. Заруба И. И., Дыменко В. В. Стабилизаторы горения ду-
ги переменного тока с двойным управлением // Автомат.
сварка. — 1982. — № 5. — С. 43–46.
2. Заруба И. И., Дыменко В. В., Болотько В. И. Сварочные
трансформаторы с устройствами стабилизации горения
дуги // Там же. — 1989. — № 10. — С. 46–51.
3. Заруба И. И., Андреев В. В., Дыменко В. В. Усовершенс-
твование трансформаторов для ручной дуговой сварки //
Там же. — 2001. — № 3. — С. 45–48.
4. Трансформаторы для дуговой сварки с устройствами ста-
билизации горения дуги / Б. Е. Патон, И. И. Заруба, В. В.
Андреев и др. // Сварщик. — 2002. — № 2. — С. 8–11.
5. Пентегов И. В., Дыменко В. В., Склифос В. В. Сварочные
источники питания с импульсным поджигом дуги // Ав-
томат. сварка. — 1994. — № 7. — С. 36–39.
6. Заруба И. И., Андреев В. В., Дыменко В. В. Повышение
технологической эффективности и экономичности сва-
рочных трансформаторов // Материалы междунар. конф.
«Сварка и родственные технологии 2002». — Киев, 2002.
— С. 19–20.
7. Заруба И. И., Дыменко В. В. Влияние капельного перено-
са металла на устойчивость сварочной дуги переменного
тока // Автомат. сварка. — 1983. — № 12. — С. 14–20.
8. Оборудование для дуговой сварки: Справ. пособие / Под
ред. В. В. Смирнова. — Л.: Энергия, 1986. — 657 с.
9. Zaruba I. I., Andreev V. V., Dymenko V. V. Einege Wege zur
Verbesserung des. MAG-Schweiβprozesses // ZIS Mitteilun-
gen. — 1982. — № 6. — S. 592–601.
10. Заруба И. И., Дыменко В. В., Баргамен В. П. Сварка пе-
ременным током в углекислом газе // Автомат. сварка. —
1973. — № 10. — С. 64–68.
11. Заруба И. И., Андреев В. В. Пути улучшения тиристор-
ных источников питания // Сварщик. — 1998. — № 2. —
С. 20–21.
Considered are the features of operation of a.c. power sources with thyristor control, providing a high stability of the
process and quality of welded joint formation. Data are given on a.c. welding, including root welds of pipe butt joints.
Поступила в редакцию 15.02.2006
Рис. 5. Макрошлиф стыкового соединения труб диаметром 114 (а) и
57 мм (б)
54 7/2006
|