Процесс сварки вольфрамовым электродом в аргоне с присадочной проволокой титанового сплава ОТ4 (стр. 7 из 12)
Силовой выпрямитель V выполняет также функции формирования внешней характеристики, стабилизатора и коммутатора тока, модулятора импульсов и регулятора тока дежурной дуги при импульсной сварке. Температурная защита тиристоров обеспечивается специальным релейным блоком РБ. Датчиком температуры является терморезистор, установленный в радиаторе тиристора, который включен последним в контуре водяного охлаждения и, следовательно, наиболее сильно нагрет. При превышении температуры охлаждающей воды над заданной срабатывает реле, отключающее силовую цепь и включающее сигнальную лампу. Другие электромагнитные реле блока определяют порядок работы элементов схемы при нажатии кнопок и выключателей, расположенных на панели управления и дублирующем пульте сварщика.
Измерительный элемент ИЭ, включенный последовательно в сварочную цепь, выдает сигнал обратной связи по току. Конструктивно он выполнен в виде трубки из коррозионно-стойкой стали с приваренными токоподводящими отводами. Постоянство электрического сопротивления ИЭ в процессе работы обеспечивается малым температурным коэффициентом сопротивления материала трубки и охлаждением трубки проточной водой.
Блок формирования импульсов БФИ выполнен по принципу «вертикального управления», заключающемуся в формировании пилообразного напряжения, сравнении его с напряжением управления и последующем формировании прямоугольных импульсов, положение которых во времени определяется результатом указанного сравнения и зависит от характера суммирующего импульса, поступающего на блок БФИ с блока регулирования тока БРТ. БФИ состоит из следующих основных узлов: входного устройства, создающего многофазную систему напряжений, синхронизированную с напряжением питающей сети; фазосдвигающего устройства, обеспечивающего изменения фазы управления импульсов относительно напряжения питающей сети; выходного усилителя, осуществляющего усиления и формирование управляющих импульсов. Работа источника питания в переходном и импульсном режимах обеспечиваются двойными импульсами, которые генерирует БФИ благодаря соответствующему соединению трех каналов управления.
Блок регулирования тока БРТ выполнен по схеме дифференциального усилителя постоянного тока на транзисторах. Суммирующие сигналы, которые поступают на блок V с блока БРТ через блок БФИ, обеспечивают плавное регулирование сварочного тока во всем рабочем диапазоне; плавное нарастание тока в начале и плавное снижение в конце сварки;
Формирование внешней характеристики источника; стабилизацию рабочего тока при изменениях длины дуги и напряжения питающей сети; импульсную коммутацию тока и модуляцию импульса (см.выше).
Триггерный блок ТБ служит для задания импульсного режима работы источника питания и обеспечивает независимое регулирование длительности импульсов и пауз, которое кратно целому числу периодов синусоидального напряжения сети. Триггерный блок обеспечивает возбуждение , периодически повторяющихся, регулируемых по продолжительности и частоте импульсов напряжения, которые через блоки БРТ и БФИ задают режим работы блоку V. Регулирование тока дежурной дуги при импульсной сварке осуществляется с помощью этих же импульсов, которые подаются на промежуточный транзистор в блоке регулирования, а с него – на резистор регулирования дежурного тока, установленный на пульте управления источником, и выходной транзистор блока БРТ. На рисунке 2.3. приведены внешние характеристики источника питания.
1-внешние характеристики силового блока V;
2- внешняя характеристика блока ВИП.
Рисунок 2.3 – Внешние характеристики источника питания
Технические характеристика источника питания следующие: климатическое испытание, категория размещения УЗ; нижнее течение температуры окружающего воздуха +5°; номинальный сварочный ток 315А; пределы регулирования тока дежурной дуги 8-120А; режим работы ПН 60% продолжительность цикла сварки 60 мин; номинальное рабочее напряжение 30В; номинальное напряжение питающей сетки 380В; габаритные размеры 520х700х1195 мм; масса не более 380 кг.
Вольфрамовый электрод подключен к отрицательному полюсу источника питания, свариваемое изделие и присадочную проволоку – к положительному полюсу (рисунок 2.4). шунтировании токоподвода к изделию присадочной проволокой через неё протекает часть общего тока источника питания. В соответствии с первым законом Кирхгофа общий ток при этом сохраняется неизменным, а ток в токоподводе к изделию уменьшается на величину тока In, протекающего в проволоке.
1 – вольфрамовый электрод; 2 – присадочная проволока; 3 – сварочная ванна; 4 – сварочная дуга; 5 – изделие; 6 – источник питания
Рисунок 2.4 – Схема процесса сварки.
Проволоку вводим в ванну позади дуги вблизи анодного пятна на регулируемом расстоянии от вольфрамового катода в этом случае получение дуги оказывает тепловое воздействие на проволоку, а ионизация окружающего дугу пространства обуславливает протекание тока через проволоку с ванной. Таким образом нагрев и плавление проволоки происходит от воздействия трех источников теплоты: теплового излучения дуги qu, теплоты сварочной ванны qв , а также джоулевой теплоты qдж, выделяющейся в проволоке при прохождении через неё тока In.
Протекающий через присадочную проволоку ток In в произвольной точке А сварочной дуги (рисунок 2.5) создает магнитное поле
В =
(2.1)где
- магнитная постоянная; 
- относительная магнитная постоянная проницаемость магнитика. 
r0 – расстояние от присадочной проволоки до произвольной точки А дуги;
φ1 и φ2 – углы ,образованные радиус векторами, проведенными в точку А из начала и конца токоведущей части присадочной проволоки.
Рисунок 2.5 – К определению магнитной индукции в произвольной точке сварочной дуги.
Это поле воздействуя на дугу как на проводник с током, отключает её «углом вперед» [28]. Чем больше In, тем больше индукция магнитного поля и угол отключения дуги. Очевидно, максимального значения последний достигает при
In = Iсв.
2.2 Аппаратура и методика исследования распределения тока в зоне сварки
О возможности определения характера растекания тока по изделию, для случая сварки встык сравнительно тонких листов непрерывно действующей дугой, известно [43]. Теоретически такая задача сводится к решению дифференциального уравнения в частных производных эллиптического типа:
(2.2)где
- коэффициент электропроводности материала, являющегося в общем случае функцией координат 
, 
; 
- потенциал электрического поля.Пренебрегая неоднородностью металла в работе [43] электропроводность свариваемых пластин определялась как функция температуры
и вычислялось по формуле Лоренца:
, (2.3)где
- коэффициент теплопроводности; 
- коэффициент пропорциональности.Температурное Т (х,y) принималось плоскопараллельными и для предельного установившегося состояния строилось согласно уравнению:
, (2.4)где
- эффективная тепловая мощность дуги; 
- толщина пластины; 
-скорость сварки; 
-коэффициент температуропроводности; 
- функция Бесселя от мнимого аргумента второго рода нулевого порядка; 
- расстояние от центра источника тепла до интересующей нас точки; 
- коэффициент температуроотдачи; 
- коэффициент теплоотдачи; 
-удельная теплоемкость;