Các loại máy hàn chính

Việc cố định các bộ phận bằng cách hàn và hàn đồng dựa trên một nguyên tắc: đổ các phần tử được nối với kim loại nóng chảy. Chỉ khi hàn, chất hàn thiếc có độ nóng chảy thấp mới được sử dụng và khi hàn, các kim loại giống nhau mà từ đó các cấu trúc hàn được tạo ra.

Các định luật vật lý vận hành trong hàn

Để chuyển một kim loại từ trạng thái rắn bình thường sang trạng thái lỏng, nó phải được nung nóng đến nhiệt độ rất cao, cao hơn nhiệt độ nóng chảy của nó. Máy hàn điện hoạt động dựa trên nguyên lý sinh nhiệt trong dây dẫn khi có dòng điện chạy qua.

Vào nửa đầu thế kỷ 19, hiện tượng này được mô tả đồng thời bởi hai nhà vật lý: James Joule người Anh và Emil Lenz người Nga. Họ đã chứng minh rằng nhiệt lượng toả ra trong vật dẫn tỉ lệ thuận với:

1. tích bình phương cường độ dòng điện chạy qua;

2. điện trở của mạch;

3. thời gian phơi sáng.

Để tạo ra lượng nhiệt có khả năng làm nóng chảy các chi tiết kim loại bằng dòng điện thì cần tác động nó bằng một trong ba tiêu chí (I, R, t) này.

Tất cả các máy hàn đều sử dụng điều khiển hồ quang bằng cách thay đổi giá trị dòng điện chạy qua. Hai tham số còn lại được phân loại là bổ sung.

Các loại dòng điện cho máy hàn

Lý tưởng nhất là dòng điện có thời gian không đổi, có thể được tạo ra từ các nguồn như pin sạc hoặc pin hóa học hoặc máy phát điện đặc biệt, là phù hợp nhất để làm nóng đều các bộ phận và khu vực đường may.

Tuy nhiên, sơ đồ hiển thị trong ảnh không bao giờ được sử dụng trong thực tế. Nó đã được chứng minh là hiển thị một dòng điện ổn định có thể tạo ra một vòng cung mượt mà, hoàn hảo.

Máy hàn điện hoạt động bằng dòng điện xoay chiều có tần số công nghiệp là 50 hertz. Đồng thời, tất cả chúng đều được tạo ra cho công việc lâu dài, an toàn của thợ hàn, đòi hỏi phải lắp đặt chênh lệch điện thế tối thiểu giữa các bộ phận được hàn.

Tuy nhiên, để đánh lửa hồ quang đáng tin cậy, cần duy trì mức điện áp 60 ÷ 70 vôn. Giá trị này được lấy làm giá trị bắt đầu cho mạch làm việc trong khi 220 hoặc 380 V được cung cấp cho đầu vào của máy hàn.

Dòng điện xoay chiều để hàn

Để giảm điện áp cung cấp của lắp đặt điện xuống giá trị làm việc của hàn, các máy biến áp bước xuống mạnh mẽ với khả năng điều chỉnh giá trị hiện tại được sử dụng. Ở đầu ra, chúng tạo ra dạng hình sin giống như trong mạng điện. Và biên độ điều hòa để đốt hồ quang được tạo ra cao hơn nhiều.

Việc thiết kế máy biến áp hàn phải thỏa mãn hai điều kiện:

1.giới hạn dòng điện ngắn mạch trong mạch thứ cấp, theo điều kiện vận hành, xảy ra khá thường xuyên;

2. Sự cháy ổn định của hồ quang bắt lửa cần thiết cho hoạt động.

Vì mục đích này, chúng được thiết kế với đặc tính vôn-ampe bên ngoài (VAC) có độ sụt giảm mạnh. Điều này được thực hiện bằng cách tăng sự tiêu tán năng lượng điện từ hoặc bằng cách đưa một cuộn cảm—một cuộn dây có điện trở cảm ứng—vào trong mạch.

Trong các thiết kế máy biến áp hàn cũ hơn, phương pháp chuyển đổi số vòng dây trong cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp được sử dụng để điều chỉnh dòng điện hàn. Phương pháp tốn nhiều công sức và tốn kém này đã hết giá trị sử dụng và không được sử dụng trong các thiết bị hiện đại.

Ban đầu, máy biến áp được thiết lập để cung cấp công suất tối đa, được chỉ định trong tài liệu kỹ thuật và trên bảng tên của hộp. Sau đó, để điều chỉnh dòng điện hoạt động của hồ quang, nó được giảm theo một trong các cách sau:

• nối một điện trở cảm ứng với mạch thứ cấp. Đồng thời, độ dốc của đặc tính I - V tăng lên và biên độ của dòng điện hàn giảm, như trong ảnh trên;

• thay đổi trạng thái của mạch từ;

• mạch thyristor.

Phương pháp điều chỉnh dòng điện hàn bằng cách đưa điện trở cảm ứng vào mạch thứ cấp

máy biến áp hànnhững công việc này trên nguyên tắc này có hai loại:

1. với hệ thống điều khiển dòng điện trơn tru do sự thay đổi dần dần của khe hở không khí bên trong dây từ cảm ứng;

2. với việc chuyển đổi từng bước số lượng cuộn dây.

Trong phương pháp đầu tiên, mạch từ cảm ứng được làm bằng hai phần: phần cố định và phần di động, được di chuyển bằng cách quay của tay cầm điều khiển.

Ở khe hở không khí tối đa, điện trở lớn nhất đối với dòng điện từ và điện trở cảm ứng nhỏ nhất được tạo ra, cung cấp giá trị tối đa của dòng hàn.

Việc tiếp cận hoàn toàn phần chuyển động của mạch từ sang phần cố định làm giảm dòng điện hàn xuống giá trị thấp nhất có thể.

Điều chỉnh bước dựa trên việc sử dụng một tiếp điểm di động để chuyển đổi một số cuộn dây nhất định theo từng giai đoạn.

Đối với các cuộn cảm này, mạch từ được làm nguyên vẹn, không thể tách rời, giúp đơn giản hóa một chút thiết kế tổng thể.

Một phương pháp điều chỉnh dòng điện dựa trên sự thay đổi hình học của mạch từ của máy biến áp hàn

Kỹ thuật này được thực hiện bằng một trong các phương pháp sau:

1. bằng cách di chuyển phần của các cuộn dây chuyển động ở một khoảng cách khác với các cuộn dây cố định;

2. Bằng cách điều chỉnh vị trí của shunt từ bên trong mạch từ.

Trong trường hợp đầu tiên, máy biến áp hàn được tạo ra với độ tiêu tán điện cảm tăng lên do khả năng thay đổi khoảng cách giữa các cuộn dây của mạch sơ cấp, cố định ở khu vực của ách dưới và cuộn thứ cấp di động.

Nó di chuyển do quay tay của tay cầm trục điều chỉnh, hoạt động theo nguyên tắc của vít me có đai ốc. Trong trường hợp này, vị trí của cuộn dây nguồn được chuyển bằng một biểu đồ động học đơn giản sang một chỉ báo cơ học, được chia thành các vạch của dòng điện hàn. Độ chính xác của nó là khoảng 7,5%.Để đo tốt hơn, một máy biến dòng có ampe kế được tích hợp vào mạch thứ cấp.

Ở khoảng cách tối thiểu giữa các cuộn dây, dòng điện hàn cao nhất được tạo ra. Để giảm nó, cần phải di chuyển cuộn dây chuyển động sang một bên.

Việc xây dựng các máy biến áp hàn như vậy tạo ra nhiễu sóng vô tuyến lớn trong quá trình vận hành. Do đó, mạch điện của chúng bao gồm các bộ lọc điện dung giúp giảm nhiễu điện từ.

Cách bật shunt từ di động

Một trong những phiên bản mạch từ của máy biến áp như vậy được hiển thị trong ảnh bên dưới.

Nguyên tắc hoạt động của nó dựa trên sự điều động của một phần nhất định của từ thông trong lõi do bao gồm một cơ thể điều chỉnh bằng vít me.

Máy biến áp hàn được điều khiển bằng các phương pháp đã mô tả được chế tạo với lõi từ làm bằng các tấm thép điện và cuộn dây bằng đồng hoặc nhôm có lớp cách điện chịu nhiệt. Tuy nhiên, với mục đích hoạt động lâu dài, chúng được tạo ra với khả năng trao đổi không khí tốt để loại bỏ nhiệt sinh ra trong không khí xung quanh, do đó chúng có trọng lượng và kích thước lớn.

Trong tất cả các trường hợp được xét, dòng điện hàn chạy qua điện cực có giá trị thay đổi, làm giảm tính đồng nhất và chất lượng của hồ quang.

Dòng điện một chiều để hàn

mạch thyristor

Nếu hai thyristor nối ngược chiều hoặc một triac được nối sau cuộn thứ cấp của máy biến áp hàn, thông qua các điện cực điều khiển, từ đó mạch điều khiển được sử dụng để điều chỉnh pha mở của mỗi nửa chu kỳ của sóng hài, thì có thể giảm dòng điện tối đa của mạch nguồn xuống giá trị cần thiết cho các điều kiện hàn cụ thể.

Mỗi thyristor chỉ truyền nửa sóng dương của dòng điện từ cực dương sang cực âm và chặn nửa sóng âm của nó. Phản hồi cho phép bạn kiểm soát cả hai nửa sóng.

Cơ quan điều chỉnh trong mạch điều khiển đặt khoảng thời gian t1 trong đó thyristor vẫn đóng và không vượt qua nửa sóng của nó. Khi một dòng điện được cung cấp cho mạch của điện cực điều khiển tại thời điểm t2, thyristor mở ra và một phần của nửa sóng dương, được đánh dấu bằng dấu «+», đi qua nó.

Khi hình sin đi qua một giá trị bằng 0, thyristor đóng lại, nó sẽ không cho dòng điện chạy qua chính nó cho đến khi một nửa sóng dương tiến đến cực dương của nó và mạch điều khiển của khối chuyển pha đưa ra lệnh cho điện cực điều khiển.

Tại thời điểm t3 và T4, thyristor được kết nối với bộ đếm hoạt động theo thuật toán đã được mô tả. Do đó, trong máy biến áp hàn sử dụng mạch thyristor, một phần năng lượng dòng điện bị ngắt tại thời điểm t1 và t3 (tạm dừng không có dòng điện được tạo ra) và dòng điện chạy trong khoảng thời gian t2 và t4 được sử dụng để hàn.

Ngoài ra, các chất bán dẫn này có thể được lắp đặt trong vòng sơ cấp thay vì trong mạch điện. Điều này cho phép sử dụng các thyristor công suất thấp hơn.Nhưng trong trường hợp này, máy biến áp sẽ chuyển đổi các phần bị cắt của nửa sóng hình sin, được đánh dấu bằng các dấu «+» và «-«.

Sự hiện diện của một tạm dừng mà không có dòng điện trong thời gian gián đoạn một phần của sóng hài hiện tại là một thiếu sót của mạch, ảnh hưởng đến chất lượng của quá trình đốt cháy hồ quang. Việc sử dụng các điện cực đặc biệt và một số biện pháp khác cho phép sử dụng thành công mạch thyristor để hàn, được ứng dụng khá rộng rãi trong các cấu trúc gọi là chỉnh lưu hàn.

mạch điốt

Bộ chỉnh lưu hàn một pha công suất thấp có sơ đồ nối cầu được ghép từ bốn điốt.

Nó tạo ra một dạng dòng điện chỉnh lưu có dạng nửa sóng dương xen kẽ liên tục. Trong mạch này, dòng điện hàn không thay đổi hướng mà chỉ dao động về độ lớn, tạo ra các gợn sóng. Hình dạng này duy trì hồ quang hàn tốt hơn hình dạng thyristor.

Các thiết bị như vậy có thể có các cuộn dây bổ sung được nối với cuộn dây vận hành của máy biến áp điều chỉnh dòng điện. Giá trị của nó được xác định bởi một ampe kế được kết nối với mạch chỉnh lưu thông qua một shunt hoặc hình sin - thông qua một máy biến dòng.

Sơ đồ cầu của Larionov

Nó được thiết kế cho hệ thống ba pha và hoạt động tốt với bộ chỉnh lưu hàn.

Việc bao gồm các điốt theo sơ đồ của cây cầu này giúp có thể thêm các vectơ điện áp vào tải sao cho chúng tạo ra điện áp cuối cùng U, được đặc trưng bởi các gợn sóng nhỏ và theo định luật Ohm, tạo thành một vòng cung. dòng điện có dạng tương tự trên điện cực hàn. Nó gần với dạng lý tưởng của dòng điện một chiều.

Các tính năng của việc sử dụng bộ chỉnh lưu hàn

Dòng điện chỉnh lưu trong hầu hết các trường hợp cho phép:

• sẽ an toàn hơn khi đốt cháy hồ quang;

• đảm bảo quá trình đốt cháy ổn định của nó;

• tạo ra ít bắn tóe kim loại nóng chảy hơn so với máy biến áp hàn.

Điều này mở rộng khả năng hàn, cho phép bạn kết nối đáng tin cậy các hợp kim thép không gỉ và kim loại màu.

Biến tần dòng hàn

Biến tần hàn là thiết bị thực hiện chuyển đổi điện từng bước theo thuật toán sau:

1. điện công nghiệp 220 hoặc 380 volt được thay đổi bằng bộ chỉnh lưu;

2. tiếng ồn công nghệ phát sinh được làm dịu bằng các bộ lọc tích hợp;

3. năng lượng ổn định được đảo ngược thành dòng điện tần số cao (10 đến 100 kHz);

4. máy biến áp tần số cao giảm điện áp xuống giá trị cần thiết để đánh lửa hồ quang điện cực ổn định (60 V);

5. Bộ chỉnh lưu tần số cao chuyển đổi điện năng thành dòng điện một chiều để hàn.

Mỗi giai đoạn trong số năm giai đoạn của biến tần được điều khiển tự động bởi một mô-đun bóng bán dẫn đặc biệt của dòng IGBT ở chế độ phản hồi. Hệ thống điều khiển dựa trên mô-đun này thuộc về phần tử phức tạp và đắt tiền nhất của biến tần hàn.

Hình dạng của dòng điện chỉnh lưu do biến tần tạo ra cho hồ quang thực tế gần giống với một đường thẳng hoàn hảo. Nó cho phép bạn thực hiện nhiều kiểu hàn trên các kim loại khác nhau.

Nhờ bộ vi xử lý điều khiển các quy trình công nghệ diễn ra trong biến tần, công việc của thợ hàn được hỗ trợ rất nhiều nhờ sự ra đời của các chức năng phần cứng:

• khởi động nóng (Hot start mode) bằng cách tự động tăng dòng điện khi bắt đầu hàn để tạo điều kiện khởi động hồ quang;

• chống dính (Anti Stick Mode), khi khi điện cực chạm vào chi tiết cần hàn, giá trị dòng điện hàn giảm xuống giá trị không làm kim loại nóng chảy và dính vào điện cực;

• cưỡng bức hồ quang (Chế độ lực hồ quang) khi các giọt kim loại nóng chảy lớn được tách ra khỏi điện cực khi chiều dài hồ quang bị rút ngắn và có khả năng bị dính.

Các tính năng này cho phép ngay cả những người mới bắt đầu cũng có thể tạo ra các mối hàn chất lượng. Máy hàn biến tần hoạt động đáng tin cậy với sự dao động lớn của điện áp nguồn đầu vào.

Các thiết bị biến tần cần được xử lý cẩn thận và bảo vệ khỏi bụi, nếu bám vào các linh kiện điện tử, có thể làm gián đoạn hoạt động của chúng, dẫn đến suy giảm khả năng tản nhiệt và làm quá nhiệt cấu trúc.

Ở nhiệt độ thấp, ngưng tụ có thể xuất hiện trên bảng của các mô-đun. Điều này sẽ gây hư hỏng và trục trặc. Do đó, bộ biến tần được lưu trữ trong phòng được sưởi ấm và không hoạt động với chúng khi có sương giá hoặc lượng mưa.