Başlıca kaynak makinesi türleri

Parçaların kaynak ve lehimleme ile birleştirilmesi tek bir prensibe dayanmaktadır: birleştirilecek elemanların erimiş metallerle dökülmesi. Yalnızca lehimleme sırasında düşük erime noktalı kurşun-kalay lehimler kullanılır ve kaynak yapılırken kaynaklı yapıların yapıldığı aynı metaller kullanılır.

Kaynakta işleyen fizik kanunları

Bir metali normal katı halden sıvı hale geçirmek için erime noktasından daha yüksek bir sıcaklığa kadar ısıtılması gerekir. Elektrikli kaynak makineleri, içinden bir elektrik akımı geçtiğinde telde ısı üretme prensibi ile çalışır.

19. yüzyılın ilk yarısında, bu fenomen iki fizikçi tarafından aynı anda tanımlandı: İngiliz James Joule ve Rus Emil Lenz. Bir iletkende üretilen ısı miktarının aşağıdakilerle doğru orantılı olduğunu kanıtladılar:

1. geçen akımın karesinin ürünü;

2. devrenin elektrik direnci;

3. maruz kalma süresi.

Bir akımla metal parçaları eritebilecek ısı miktarını oluşturmak için, onu bu üç kriterden (I, R, t) biri ile etkilemek gerekir.

Tüm kaynak makineleri akan akımın değerini değiştirerek ark kontrolü kullanır. Kalan iki parametre ek olarak sınıflandırılır.

Kaynak makineleri için akım türleri

İdeal olarak, şarj edilebilir piller veya kimyasal piller veya özel jeneratörler gibi kaynaklardan üretilebilen sabit zamanlı bir elektrik akımı, parçaları ve dikiş alanını eşit şekilde ısıtmak için en uygun olanıdır.

Ancak fotoğrafta gösterilen şema pratikte hiç kullanılmamaktadır. Pürüzsüz, mükemmel bir ark oluşturabilen kararlı bir akım gösterdiği gösterilmiştir.

Elektrikli kaynak makineleri, endüstriyel frekansı 50 hertz olan alternatif akımla çalışır. Aynı zamanda, hepsi, kaynaklı parçalar arasında minimum bir potansiyel farkın kurulmasını gerektiren, kaynakçının uzun vadeli, güvenli çalışması için yaratılmıştır.

Bununla birlikte, arkın güvenilir bir şekilde ateşlenmesi için, 60 ÷ 70 voltluk bir voltaj seviyesinin korunması gereklidir. Kaynak makinesinin girişine 220 veya 380 V verilirken bu değer çalışma devresi için başlangıç ​​değeri olarak alınır.

Kaynak için alternatif akım

Elektrik tesisatının besleme gerilimini kaynağın çalışma değerine düşürmek için akım değerini ayarlayabilme özelliğine sahip güçlü düşürücü transformatörler kullanılır. Çıkışta, güç şebekesindeki ile aynı sinüzoidal şekli oluştururlar. Ve ark yakma için harmonik genlik çok daha yüksek oluşturulur.

Kaynak transformatörlerinin tasarımı iki koşulu karşılamalıdır:

1.çalışma koşullarına göre oldukça sık meydana gelen ikincil devredeki kısa devre akımlarının sınırlandırılması;

2. çalışma için gerekli olan ateşlenen arkın kararlı yanması.

Bu amaçla, dik bir düşüşe sahip harici bir volt-amper karakteristiği (VAC) ile tasarlanmıştır. Bu, elektromanyetik enerjinin dağılımını artırarak veya devreye bir bobin - endüktif dirençli bir bobin - dahil ederek yapılır.

Kaynak transformatörlerinin eski tasarımlarında, kaynak akımını ayarlamak için birincil veya ikincil sargıdaki sarım sayısını değiştirme yöntemi kullanılır. Bu zahmetli ve pahalı yöntem artık kullanışlılığını yitirmiştir ve modern cihazlarda kullanılmamaktadır.

Başlangıçta, transformatör, teknik belgelerde ve kutunun isim plakasında belirtilen maksimum gücü sağlayacak şekilde ayarlanmıştır. Ardından, arkın çalışma akımını ayarlamak için aşağıdaki yollardan biriyle azaltılır:

• ikincil devreye bir endüktif direnç bağlamak. Aynı zamanda, yukarıdaki fotoğrafta gösterildiği gibi, I - V karakteristiğinin eğimi artar ve kaynak akımının genliği azalır;

• manyetik devrenin durumundaki değişiklik;

• tristör devresi.

İkincil devreye endüktif direnç getirerek kaynak akımını ayarlama yöntemleri

Kaynak transformatörleriBu prensip üzerine yapılan bu çalışmalar iki çeşittir:

1. endüktif manyetik tel içindeki hava boşluğunun kademeli olarak değişmesi nedeniyle düzgün bir akım kontrol sistemi ile;

2. sargı sayısının kademeli olarak değiştirilmesi ile.

Birinci yöntemde, endüktif manyetik devre iki parçadan yapılmıştır: sabit olan ve kontrol kolunun dönüşüyle ​​hareket eden hareketli olan.

Maksimum hava aralığında, elektromanyetik akışa karşı en büyük direnç ve kaynak akımının maksimum değerini sağlayan en küçük endüktif direnç oluşturulur.

Manyetik devrenin hareketli kısmının sabit olana tam olarak yaklaşması kaynak akımını mümkün olan en düşük değere düşürür.

Kademe regülasyonu, belirli sayıda sargıyı kademeli olarak değiştirmek için hareketli bir kontağın kullanımına dayanır.

Bu endüktanslar için, manyetik devre, genel tasarımı biraz basitleştiren, ayrılmaz bir şekilde yapılır.

Kaynak transformatörünün manyetik devresinin geometrisini değiştirmeye dayalı bir akım düzenleme yöntemi

Bu teknik, aşağıdaki yöntemlerden biri kullanılarak gerçekleştirilir:

1. hareketli bobinlerin kesitini sabit monteli bobinlerden farklı bir mesafede hareket ettirerek;

2. Manyetik devre içindeki manyetik şantın konumunu ayarlayarak.

İlk durumda, kaynak transformatörü, alt boyunduruk bölgesinde sabit olan birincil devrenin sargıları ile hareketli ikincil sargı arasındaki mesafeyi değiştirme olasılığı nedeniyle artan endüktans dağılımı ile oluşturulur.

Somunlu kılavuz vida prensibiyle çalışan ayar mili kolunun manuel dönüşü nedeniyle hareket eder. Bu durumda, güç bobininin konumu, basit bir kinematik diyagramla, kaynak akımının bölümleriyle derecelendirilen mekanik bir göstergeye aktarılır. Doğruluğu yaklaşık %7,5'tir.Daha iyi ölçümler için ikincil devreye ampermetreli bir akım trafosu yerleştirilmiştir.

Bobinler arasındaki minimum mesafede en yüksek kaynak akımı üretilir. Azaltmak için hareketli bobini yana hareket ettirmek gerekir.

Kaynak transformatörlerinin bu tür yapıları, çalışma sırasında büyük radyo paraziti yaratır. Bu nedenle, elektrik devreleri elektromanyetik gürültüyü azaltan kapasitif filtreler içerir.

Hareketli manyetik şant nasıl açılır

Böyle bir transformatörün manyetik devresinin versiyonlarından biri aşağıdaki fotoğrafta gösterilmektedir.

Çalışma prensibi, bir kurşun vida ile bir ayar gövdesinin dahil edilmesi nedeniyle çekirdekteki manyetik akının belirli bir kısmının manevrasına dayanır.

Açıklanan yöntemlerle kontrol edilen kaynak transformatörleri, elektrikli çelik saclardan yapılmış manyetik çekirdekler ve ısıya dayanıklı yalıtımlı bakır veya alüminyum tel bobinlerden yapılmıştır. Bununla birlikte, uzun süreli çalışma amacıyla, çevre atmosferde oluşan ısıyı uzaklaştırmak için iyi bir hava değişimi olasılığı ile yaratılmışlardır, bu nedenle büyük ağırlık ve boyutlara sahiptirler.

Dikkate alınan tüm durumlarda, elektrottan akan kaynak akımı, arkın homojenliğini ve kalitesini azaltan değişken bir değere sahiptir.

Kaynak için doğru akım

tristör devreleri

Kaynak transformatörünün sekonder sargısından sonra zıt bağlı iki tristör veya bir triyak bağlanırsa, kontrol devresinin harmoniğin her bir yarım döngüsünün açılma fazını ayarlamak için kullanıldığı kontrol elektrotları aracılığıyla bağlanması mümkün olur. güç devresinin maksimum akımını belirli kaynak koşulları için gereken değere düşürün.

Her tristör, akımın yalnızca pozitif yarım dalgasını anottan katoda geçirir ve negatif yarısının geçişini engeller. Geri bildirim, her iki yarım dalgayı da kontrol etmenizi sağlar.

Kontrol devresindeki düzenleyici gövde, tristörün hala kapalı olduğu ve yarım dalgasını geçmediği t1 zaman aralığını ayarlar. Kontrol elektrodunun devresine t2 zamanında bir akım verildiğinde, tristör açılır ve pozitif yarım dalganın «+» işaretiyle işaretlenmiş kısmı içinden geçer.

Sinüzoid sıfır değerinden geçtiğinde tristör kapanır, anoduna pozitif bir yarım dalga yaklaşana ve faz kaydırma bloğunun kontrol devresi kontrol elektroduna bir komut verene kadar kendi içinden akım geçmeyecektir.

t3 ve T4 anında, sayaca bağlı tristör, daha önce açıklanan algoritmaya göre çalışır. Böylece tristör devresi kullanan kaynak transformatöründe akım enerjisinin bir kısmı t1 ve t3 zamanlarında kesilir (akımsız bir duraklama oluşturulur) ve t2 ve t4 aralıklarında akan akımlar kaynak için kullanılır.

Ayrıca, bu yarı iletkenler elektrik devresinden ziyade bir birincil döngüye kurulabilir. Bu, daha düşük güçlü tristörlerin kullanımına izin verir.Ancak bu durumda, transformatör sinüs dalgasının yarım dalgalarının «+» ve «-« işaretleri ile işaretlenmiş kesim kısımlarını dönüştürecektir.

Akım harmoniklerinin bir kısmının kesinti dönemlerinde akımsız bir duraklamanın varlığı, ark yanma kalitesini etkileyen devrenin bir eksikliğidir. Özel elektrotların kullanılması ve diğer bazı önlemler, tristör devresi olarak adlandırılan yapılarda oldukça geniş uygulama alanı bulan kaynak için tristör devresinin başarıyla kullanılmasını mümkün kılar. kaynak redresörleri.

diyot devreleri

Düşük güçlü tek fazlı kaynak redresörleri, dört diyottan oluşan bir köprü bağlantı şemasına sahiptir.

Sürekli değişen pozitif yarım dalgalar şeklini alan bir doğrultulmuş akım formu oluşturur. Bu devrede kaynak akımı yönünü değiştirmez, sadece büyüklük olarak dalgalanarak dalgalanmalar oluşturur. Bu şekil, kaynak arkını tristör şeklinden daha iyi korur.

Bu tür cihazlar, akım düzenleyici transformatörün çalışma sargılarına bağlı ek sargılara sahip olabilir. Değeri, bir akım trafosu aracılığıyla bir şönt veya sinüzoidal aracılığıyla doğrultulmuş bir devreye bağlı bir ampermetre tarafından belirlenir.

Larionov'un köprü şeması

Üç fazlı sistemler için tasarlanmıştır ve kaynak redresörleri ile iyi çalışır.

Bu köprünün şemasına göre diyotların dahil edilmesi, yüke voltaj vektörlerinin, küçük dalgalanmalarla karakterize edilen ve Ohm yasasına göre bir ark oluşturan nihai bir U çıkışı voltajı oluşturacak şekilde eklenmesini mümkün kılar. kaynak elektrotu üzerinde benzer bir şekle sahip akım. İdeal doğru akım biçimine çok daha yakındır.

Kaynak redresörlerinin kullanım özellikleri

Çoğu durumda düzeltilmiş akım şunları sağlar:

• arkı ateşlemek daha güvenlidir;

• kararlı yanmasını sağlar;

• kaynak transformatörlerinden daha az erimiş metal sıçraması oluşturur.

Bu, kaynak olanaklarını genişletir, paslanmaz çelik alaşımları ve demir dışı metalleri güvenilir bir şekilde bağlamanıza olanak tanır.

Kaynak için inverter akımı

Kaynak invertörleri, aşağıdaki algoritmaya göre elektriği adım adım dönüştüren cihazlardır:

1. endüstriyel elektriği 220 veya 380 volt doğrultucu ile değiştirir;

2. Ortaya çıkan teknolojik gürültüler yerleşik filtreler aracılığıyla yumuşatılır;

3. stabilize enerji, yüksek frekanslı bir akıma (10 ila 100 kHz) dönüştürülür;

4. yüksek frekanslı transformatör, voltajı elektrot arkının (60 V) kararlı bir şekilde ateşlenmesi için gerekli değere düşürür;

5. Yüksek frekanslı doğrultucu, elektriği kaynak için doğru akıma dönüştürür.

Eviricinin beş aşamasının her biri, geri besleme modunda IGBT serisinin özel bir transistör modülü tarafından otomatik olarak kontrol edilir. Bu modüle dayalı kontrol sistemi, kaynak invertörünün en karmaşık ve pahalı elemanına aittir.

Evirici tarafından ark için oluşturulan doğrultulmuş akımın şekli pratik olarak mükemmel bir düz çizgiye yakındır. Farklı metaller üzerinde birden çok kaynak türü gerçekleştirmenize olanak tanır.

İnverterde yer alan teknolojik süreçlerin mikroişlemci kontrolü sayesinde, kaynakçının işi, donanım fonksiyonlarının tanıtılmasıyla büyük ölçüde kolaylaştırılır:

• ark başlatmayı kolaylaştırmak için kaynak başlangıcında akımı otomatik olarak artırarak sıcak başlatma (Sıcak başlatma modu);

• yapışmaz (Anti Stick Modu), elektrot kaynak yapılacak parçalara temas ettiğinde kaynak akımının değeri metalin erimesine ve elektrota yapışmasına neden olmayacak değerlere düşer;

• Ark kuvveti (Ark kuvveti modu), büyük erimiş metal damlacıkları elektrottan ayrıldığında, ark uzunluğu kısaldığında ve yapışma olasılığı olduğunda.

Bu özellikler, yeni başlayanların bile kaliteli kaynaklar yapmasına olanak tanır. İnverter kaynak makineleri, şebeke giriş gerilimindeki büyük dalgalanmalarda güvenilir şekilde çalışır.

İnverter cihazlar dikkatli kullanım ve elektronik bileşenlere uygulandığında çalışmalarını bozabilecek, ısı dağılımının bozulmasına ve yapının aşırı ısınmasına neden olabilecek tozdan korunma gerektirir.

Düşük sıcaklıklarda, modül kartlarında yoğuşma oluşabilir. Bu, hasara ve arızalara neden olur. Bu nedenle invertörler ısıtmalı odalarda depolanır ve donma veya yağış sırasında onlarla çalışmaz.