第二章-對弧焊電源的基本要求

弧焊電源1第二章對弧焊電源的基本要求焊接工藝要求引弧容易電弧穩(wěn)定焊接規(guī)范穩(wěn)定規(guī)范可調(diào)節(jié)范圍寬滿足要求的弧焊電源應(yīng)具備：適當?shù)耐馓匦哉{(diào)節(jié)特性動特性2第二章對弧焊電源的基本要求第一節(jié)對弧焊電源外特性的要求第二節(jié)對弧焊電源調(diào)節(jié)性能的要求第三節(jié)對弧焊電源動特性的要求3第二章對弧焊電源的基本要求第一節(jié)對弧焊電源外特性的要求

一、電源的外特性

二、“電源—電弧”系統(tǒng)的穩(wěn)定性

三、對弧焊電源外特性曲線的要求

四、弧焊電源外特性形狀的種類

4第二章對弧焊電源的基本要求一、電源的外特性弧焊電源——是指對焊接電弧供以電能的裝置。電源外特性——在電源內(nèi)部參數(shù)一定的條件下，改變負載時，電源輸出的電壓穩(wěn)定值Uy

與電流穩(wěn)定值Iy

之間的關(guān)系曲線。

常見電源外特性曲線的種類5第二章對弧焊電源的基本要求二、“電源—電弧”系統(tǒng)的穩(wěn)定性焊接主回路（二次回路）工作點位于電源外特性與電弧靜特性兩條曲線的交點上。6第二章對弧焊電源的基本要求

系統(tǒng)的穩(wěn)定性評價包括：1.無外界干擾時，保持電弧與規(guī)范穩(wěn)定電源的外特性與電弧的靜特性曲線有交點（穩(wěn)定工作點）。當外界干擾消失后，自動恢復穩(wěn)定電弧的能力系統(tǒng)保持穩(wěn)定的條件：

在工作點上，電弧靜特性曲線的斜率必須大于電源外特性曲線的斜率。相應(yīng)數(shù)學表達式為：7第二章對弧焊電源的基本要求電源輸出外特性電弧靜特性ΔIfΔif圖2-3“電源-電弧”系統(tǒng)a)工作狀態(tài)圖b）電流偏差衰減曲線UU0UyUfoIfIwdI12A1B1B1B2B2A0ΔUyΔufΔuya)b)ΔIfotΔIf穩(wěn)定工作點上電弧靜特性曲線的斜率大于電源外特性曲線的斜率UU0UyUfoIfIwdI12A1B1B1B2B2A0ΔUyΔufΔuya)b)ΔIfotΔIf8第二章對弧焊電源的基本要求三、對弧焊電源外特性曲線的要求系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求；焊接工藝參數(shù)的穩(wěn)定；可靠引弧的要求；熔滴穩(wěn)定過渡的要求；焊工安全的要求。（一）對電源外特性曲線工作區(qū)段形狀的要求（二）對電源空載電壓和穩(wěn)態(tài)短路電流的要求9第二章對弧焊電源的基本要求（一）對電源外特性曲線工作區(qū)段形狀的要求藥皮焊條電弧焊等速送絲的熔化極弧焊變速送絲的熔化極弧焊非熔化極弧焊熔化極脈沖弧焊

對于不同的焊接方法，由于電弧靜特性曲線形狀的區(qū)別，因此對電源外特性曲線形狀的要求也有所不同。10第二章對弧焊電源的基本要求藥皮焊條電弧焊電弧工作在靜特性曲線的水平段。由于是手工操作，弧長易波動，靜特性曲線隨之作上下平移。當電源外特性曲線為恒流型時電流偏差小，但引弧困難。故選用緩降型較為合適。緩降型11第二章對弧焊電源的基本要求等速送絲控制系統(tǒng)的熔化極弧焊一般用于CO2焊、MIG焊、MAG焊和細絲埋弧焊。所用焊絲直徑一般在2mm以下，因此電弧靜特性為上升形狀，電源外特性要求為平特性類型，電弧自身調(diào)節(jié)作用強。12第二章對弧焊電源的基本要求變速送絲控制系統(tǒng)的熔化極弧焊一般用于埋弧焊（焊絲直徑3mm以上），電弧靜特性是平的，電源要求為下降型

外特性。由于弧長變化時電弧自身調(diào)節(jié)作用不強，因此利用弧壓反饋調(diào)節(jié)送絲速度。13第二章對弧焊電源的基本要求非熔化極弧焊包括鎢極氬弧焊和鎢極等離子弧焊，電弧靜特性為平的或略上升的，由于非熔化極電弧沒有自調(diào)節(jié)功能，因此一般采用恒流特性電源以減少電流偏差。IU電弧靜特性電源外特性14第二章對弧焊電源的基本要求熔化極脈沖弧焊采用等速送絲控制系統(tǒng)與平特性電源，充分利用系統(tǒng)的自身調(diào)節(jié)作用。維弧階段與脈沖階段分別工作于兩條平的外特性上。但最好采用具有雙階梯型外特性電源。15第二章對弧焊電源的基本要求（二）對電源空載電壓U0

的要求為滿足引弧、穩(wěn)弧性能要求，希望U0

高一些從經(jīng)濟性、安全性考慮，需要U0

低一些一般弧焊電源的U0

取值：1.交流弧焊電源取U0

≥（1.8～2.25）Uf

手弧焊：55～70V

埋弧焊：70～90V2.直流弧焊電源：

U0下限比相應(yīng)交流電源降低約10V。16第二章對弧焊電源的基本要求Iwd

過小引弧與熔滴過渡困難（三）對電源穩(wěn)態(tài)短路電流Iwd

的要求

Iwd

過大焊條過熱，藥皮脫落，飛濺大最好采用恒流帶外拖特性的電源。一般取：U電源外特性電弧靜特性IwdIf17第二章對弧焊電源的基本要求四、弧焊電源外特性曲線的種類弧焊電源外特性形狀的分類及應(yīng)用范圍外特性下降特性圖形特性應(yīng)用范圍垂直下降特性或恒流特性圖形近1/4橢圓緩降特性運行區(qū)段近直線又稱緩降特性運行區(qū)段內(nèi)橫流帶外拖鎢極氬弧焊、非熔化極等離子弧焊焊條電弧焊變速送絲埋弧焊粗絲氣保護焊焊條電弧焊埋弧焊粗絲CO2焊焊條電弧焊18第二章對弧焊電源的基本要求外特性平特性雙階梯外特性圖形特性應(yīng)用范圍恒壓特性上升特性雙階梯外特性等速送絲氣保護焊細絲埋弧焊等速送絲的細絲氣體保護焊熔化極脈沖弧焊19第二章對弧焊電源的基本要求第二節(jié)對弧焊電源調(diào)節(jié)性能的要求通過對弧焊電源外特性的調(diào)節(jié)，來適應(yīng)不同焊件對焊接工藝規(guī)范的不同需求。

一、弧焊電源的調(diào)節(jié)性能

二、弧焊電源的可調(diào)參數(shù)電源參數(shù)調(diào)節(jié)的具體方法在以后章節(jié)中分別介紹。20第二章對弧焊電源的基本要求一、弧焊電源的調(diào)節(jié)性能在右圖所示“電源—電弧”系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，各參數(shù)間關(guān)系表達式為：電

源U0If圖2-2“電源-電弧”系統(tǒng)電路的示意圖Uf可見：電弧電壓或焊接電流的調(diào)節(jié)可通過改變電源的空載電壓U0或回路的等效阻抗Z來實現(xiàn)。L即：通過改變電源的外特性來實現(xiàn)對焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)。21第二章對弧焊電源的基本要求UoIoUIUfU0I1I2I3I4I5a)b)改變等效阻抗時的外特性

a）下降外特性b）平外特性I1I2I3電弧靜特性用于手弧焊用于等速送絲氣體保護焊Z1>Z2>Z3>Z4>Z522第二章對弧焊電源的基本要求用于埋弧焊穩(wěn)弧性能在小電流下欠佳UoIa)下降外特性oUb)平外特性I圖2-11改變空載電壓U0時的外特性U01U02U03U01U02U03考慮到引弧及焊工安全要求，空載電壓的可調(diào)節(jié)范圍較窄。23第二章對弧焊電源的基本要求圖2－12改變U0

和Z的外特性用于手弧焊。電流可調(diào)節(jié)范圍寬，在小電流時穩(wěn)弧、引弧性能較好。能否通過改變電弧的靜特性來調(diào)節(jié)焊接規(guī)范？24第二章對弧焊電源的基本要求二、弧焊電源的可調(diào)參數(shù)

1.弧焊方法的負載特性

2.弧焊電源的參數(shù)可調(diào)節(jié)范圍

3.弧焊電源的技術(shù)參數(shù)25第二章對弧焊電源的基本要求焊接方法的負載特性是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗

規(guī)定的工作電壓（包括電弧電壓與焊接回路電纜上的壓降）與工作電流之間的關(guān)系。負載特性一般為緩升的直線

。1.弧焊方法的負載特性26第二章對弧焊電源的基本要求按國標規(guī)定，有關(guān)焊接方法的負載特性有：手弧焊與粗絲埋弧焊：

Uw＝20＋0.04IfMIG/MAW焊與細絲埋弧焊:

Uw＝14＋0.05If

TIG焊:

Uw＝10＋0.04IfIfUw不同焊接方法的負載特性曲線TIG焊細絲熔化極弧焊手弧焊粗絲埋弧焊27第二章對弧焊電源的基本要求2.弧焊電源的參數(shù)可調(diào)節(jié)范圍弧焊電源的參數(shù)可調(diào)節(jié)范圍是選購弧焊電源時的重要依據(jù)。該范圍是根據(jù)各種焊接方法的負載特性與電源的輸出外特性綜合考慮確定的.對弧焊電源調(diào)節(jié)范圍的要求

0.20≤If/Ie≤1.0(熔化極)

0.10≤If/Ie≤1.0（TIG)示意圖見圖2－13、2－14。28第二章對弧焊電源的基本要求

3.弧焊電源的技術(shù)參數(shù)空載電壓U0負載持續(xù)率（暫載率）

考慮到連續(xù)工作時，由于電源溫度上升所帶來的破壞而規(guī)定的負載持續(xù)率。其算式為：

常見的負載持續(xù)率有35％、60％與100％。額定電流Ie

規(guī)定負載持續(xù)率下的所允許使用的最大電流（以保證回路溫升在許可范圍內(nèi)）。

實際工況下所允許的工作電流：(FS為實際負載持續(xù)率）29第二章對弧焊電源的基本要求第三節(jié)對弧焊電源動特性的要求電源的動特性：是指電弧負載狀態(tài)發(fā)生突然變化時，弧焊電源輸出電壓與電流的響應(yīng)品質(zhì)?；『鸽娫吹膭犹匦员硎玖穗娫磳ω撦d瞬變的適應(yīng)能力。

電弧負載狀態(tài)的變化與熔滴過渡類型有關(guān)。電源動特性對短路過渡的熔化極電弧焊（如CO2、手弧焊）非常重要，而其余弧焊方法對動特性無特殊要求?；『鸽娫吹膭犹匦匀Q于自身結(jié)構(gòu)和參數(shù)。隨著電子控制、數(shù)字化控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在幾乎能夠根據(jù)焊接過程需要對電源動特性進行任意控制。30第二章對弧焊電源的基本要求手弧焊對動特性的要求空載至短路，瞬時短路電流與穩(wěn)定短路電流之比：

Isd

/Iwd

≤2.5負載至短路，瞬時短路電流峰值對負載電流之比：

Ifd

/If

≤2.531第二章對弧焊電源的基本要求CO2焊對動特性的要求2.空載電壓恢復速度要足夠快1.要限制短路電流增長速度焊絲直徑（mm)0.81.21.6短路電流增長速度（kA?s-1)50~15040~13020~7532第二章對弧焊電源的基本要求熔滴噴射過渡熔滴噴射過渡熔滴顆粒狀過渡熔滴短路過渡熔滴過渡動畫演示33第二章對弧焊電源的基本要求1，2—電源外特性當弧長波動時，利用平特性電源產(chǎn)生較大的電流偏差，來恢復原有的弧長。這種特性稱之為電弧自身的調(diào)節(jié)作用。3，4—電弧靜特性(L3>L4)

34第二章對弧焊電源的基本要求常見弧焊電源的外特性曲線IU下降型IU垂降型IU平特性不同弧焊方法，需要不同的電源外特性。35第二章對弧焊電源的基本要求36第二章對弧焊電源的基本要求滴狀過渡噴射過渡短路過渡37第二章對弧焊電源的基本要求恒流帶外拖外特性示意圖a)傾斜線外拖b)階梯狀外拖U(V)38第二章對弧焊電源的基本要求本章結(jié)束39第二章對弧焊電源的基本要求第二章思考與練習弧焊工藝應(yīng)具備哪些實用要求？這些要求反映在弧焊電源性能的哪些方面？什么叫電源的外特性？弧焊電源的外特性與普通電源相比有什么不同？何謂“電源——電弧”系統(tǒng)的穩(wěn)定工作點？穩(wěn)定工作點存在的條件是什么？藥皮焊條電弧焊、鎢極氬弧焊分別要求什么形狀的電源外特性？為什么？40第二章對弧焊電源的基本要求等速送絲的CO2氣體保護焊對弧焊電源的外特性