INFLUENCE OF CAPACITOR VOLTAGE MULTIPLIER ON ARC BURNING STABILITY IN THE CARBON DIOXIDE

Толық мәтін

Получили распространение однофазные выпрямители с конденсаторным умножителем напряжения, которые применяются для ручной дуговой сварки и сварки в защитных газах [1]. Данные выпрямители чаще применяют в условиях малых предприятий, при ремонте автомобилей, сантехнических устройств и др. Ограничения, которые накладываются действующими стандартами на величину максимального тока из питающей сети напряжением 220 В в бытовых условиях (15 А) вынуждают уменьшать сварочный ток до 140 А [2]. Данные выпрямители просты по устройству, легко ремонтируются и, в сравнении с инверторными, обеспечивают уменьшение высших гармоник в питающей сети [3]. При сварке проволоками диаметром 0,8 и 1,2 мм в углекислом газе дуга горит устойчиво при силе тока 12-20 А, что позволяет сваривать сталь толщиной 0,5 мм и более [4]. Для однофазных выпрямителей рекомендуют разнообразные схемотехнические решения [2], при этом отмечается положительное влияние конденсаторов на перенос металла в дуге [5]. Но сведений об оптималь ных схемотехнических решениях и сварочнотехнологических свойствах выпрямителей с конденсаторным умножителем напряжения мало [5]. Успешно работающие выпрямители ВС-600 российского и украинского производства являются простейшими по устройству, но эти источники не обеспечивают формирование швов при токе менее 50 А, и зажигание осуществляется с нескольких касаний изделия вылетом. В данной работе сравнивались сварочные свойства выпрямителя ВС-600 (г. Каховка) и двухфазного выпрямителя. Для умножения напряжения применялись электролитические конденсаторы емкостью 2 000 мкФ. Индуктивность дросселя со ступенчатым регулированием составляла 0,5-1,2 мГн. При питании выпрямителя с конденсаторным умножителем напряжением 380 В от двух фаз возможно увеличение сварочного тока до 300-400 А без перегрузки питающей сети, но напряжение холостого хода в сравнении с однофазным питанием увеличивается не в 2,82, а в 2 раза [1]. 194 Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева Оценка сварочно-технологических свойств осуществлялась согласно ГОСТ 25616-83. Электрические параметры режимов фиксировались цифровым осциллографом С9-8. За переносом капель металла наблюдала цифровая камера с частотой 60 кадров/с при подсветке угольной дугой. Валики наплавлялись омедненными проволоками Св-08Г2С диаметром 0,8 и 1,2 мм на обратной и прямой полярности. Установлено, что при питании дуги выпрямителем ВС-600 без конденсаторного умножителя напряжения на прямой полярности проволокой диаметром 1,2 мм не обеспечивается устойчивое зажигание дуги со стабильным формированием швов. При включении на прямую полярность конденсаторного умножителя хорошо формируются швы при следующих режимах: Uxx = 27 В (с конденсаторами - в два раза больше), V = 53,75 м/ч, 1д = 23 А, ид = 22 В, ¥св = 4,6 м/ч; V = 91,5 м/ч, 1д = 45 А, ид = 23 В, ¥св = 4,6 м/ч. По данным [6; 7], сварка на прямой полярности практически не применяется из-за неудовлетворительного формирования швов и повышенного разбрызгивания. Положительное влияние конденсаторов на устойчивое горение дуги показано в работе [8]. На приведенных выше режимах разбрызгивание минимальное. Валик, наплавленный в данных условиях на образец толщиной 2 мм, показан на рис. 1. Рис. 1. Наплавленный валик (1д=45 А, ид=23 В, ^в=4,6 м/ч) На рис. 2 показано, что на обратной полярности с отключенными конденсаторами ухудшается зажигание дуги и формирование швов (рис. 2, а), а также начало шва, наплавленного с конденсаторным умножителем напряжения проволокой диаметром 1,2 мм (рис. 2, б). Для проволоки диаметром 0,8 мм на обратной полярности без конденсаторов формирование швов ухудшается (рис. 3). Рис. 2. Наплавленные валики (V„ = 53,75 м/ч, 1д = 32 А, ид = 22 В, Voa = 4,6 м/ч): а - без конденсаторов; б - конденсаторы включены Рис. 3. Валики, наплавленные при V, = 205 м/ч, 1д = 70 А, ид = 23 В, Voa = 11,5 м/ч: а - без конденсаторов; б - с конденсаторами Полное проплавление без вытекания ванны обеспечивается при питании дуги от выпрямителя с двухфазным питанием 380 В на прямой полярности проволокой диаметром 0,8 мм при толщине образца 0,7 мм (рис. 4). fa1i \, ' . • ч Рис. 4. Валик, наплавленный при V, = 205 м/ч, 1д = 42,5 А, ид = 24 В, Voa = 7,7 м/ч Хорошее формирование швов наблюдается на обратной полярности при силе тока 20-95 А (рис. 5). Процесс протекает с короткими замыканиями дугового промежутка при частоте переноса 10-11 капель в секунду. Рис. 5. Осциллограмма горения дуги при V„ = 53,75 м/ч, 1д = 37,5 А, ид = 26 В, Voa = 4,4 м/ч 195 Технологические процессы и материалы *11 41 «1 %% i Сопло Вылет Капля Валик Дуга Рис. 6. Горение дуги (1д = 16,2 А, ид = 24 В, вылет 10-12 мм) Горение дуги на прямой полярности с подсветкой угольной дугой при сварке проволокой диаметром 1,2 мм в углекислом газе представлено на рис. 6. Судя по осциллограммам и видеограммам (рис. 5, 6) процесс горения дуги происходит с короткими замыканиями. Без конденсаторов ухудшается зажигание дуги и наблюдаются длительные короткие замыкания. С конденсаторным умножителем напряжения в исследованной области режимов (до 100 А) формирование швов обеспечивается без заметного разбрызгивания. По-видимому, передача энергии от дросселя и конденсаторов и повышенное напряжение холостого хода увеличивают разрывную длину дуги и саморегулирование. Фиксируется перенос каплями крупного размера с частотой ~1 капля за 0,6 с (см. рис. 6). Судя по видеограммам, процесс протекает с короткими замыканиями. Разбрызгивание на данном режиме практически отсутствует. При этом обеспечивается полное проплавление образца без вытекания ванны. При токах 12-20 А визуально фиксируется перенос металла в дуге без взрывных явлений. Таким образом, конденсаторы улучшают устойчивость горения дуги при трехфазной и двухфазной схеме выпрямления. На прямой и обратной полярности обеспечивается формирование швов током 16 А и более.

Авторлар туралы

R. Meyster

V. Bogdanov

Email: sibniitm@yandex.ru

S. Gotovko

Email: gefest_61@mail.ru

A. Meyster

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар