焊接设备介绍_

  影响电弧静特性的因素主要有电弧长度，电弧周围气体种类 及气体介质的压力。 电弧长度改变时，主要是弧柱长度变化，弧柱的压降(L为弧 柱长度)增加时，电弧电压增加；电弧静特性曲线位置上升； 另外当电流一定时电弧电压随弧长的增加而增加。 电弧长度对电弧静特性的影响如图1b所示。

  不同的焊接方法，不同的焊接参数，其电弧静特性曲线不同， 在正常应用限制范围内，并非包括A、B、C 3个区段，而只是其 中之一。在下降段，由于电弧燃烧不稳而很少采用；焊条电 弧焊、埋弧焊多数工作在静特性曲线的水平段，这时电弧电 压只随弧长而改变，与电流关系很小；非熔化极气体保护 焊、．等离子弧焊也多工作在水平段，只有焊接电流比较大时 工作在上升段；熔化极气体保护焊及水下焊接基本在上升段。

  电焊机铭牌标示的负载持续率是按额定焊接电流计算的， 当焊接电流大于额定值应调整(降低)负载持续率，否则将 引起过热。

  接时的电弧也很稳定。所以用于铝、镁及其合金的TIG焊 和碱性焊条电弧焊非常有利，近年来发展较快。

  ①适用于不熔化极(钨极)氩弧焊和等离子弧焊。④是一种垂 降带外拖特性曲线，其特点是工作部分的恒流段输出电流基 本上不随输出电压变化，但在输出电压下降至低于一定值 (外拖拐点)之后，外特性转折为缓降的外拖段。此段随着电 压的降低，输出电流将有较大的增加，而且外拖拐点和外拖 斜率一般是可调的。该外特性适用于焊条电弧焊。

  此特性电源用于脉冲电弧焊，维弧阶段工作在L形特性部分， 脉冲阶段工作在┐形特性部分。双阶梯形特性如图2⑦所示。

  空载电压低，可提高电源的功率因数，达到节能和节省材料 的目的，但空载电压过低时引弧困难，且电弧燃烧不稳；电 压过高时不仅使电源所需要的材料增加，设备体积增大，功率因 数降低、不经济，也不利于焊工人身安全。为此在确保容易

  工作原理：在供电系统中，单相或三相交流电网电压，经 输入整流器整流和滤波器滤波后获得逆变器所需的平滑的 直流电压。该直流电压在电子功率开关系统中经逆变器的

  成的交替开关作用，变成几千至几万赫的中高频电流，再 经过中高频变压器降至适合于焊接的几十伏低电压，并借

  件的发展而发展。因具有易于制造，便于维修，节省能源 和材料，重量轻，成本低和效率高等优点，所以在有电供 应的条件下，已逐渐取代了电动式直流弧焊发电机。

  的阻抗，获得焊接工艺所需的外特性和动特性。若需要 采用直流电进行焊接，还需经输出整流器整流和滤波，把 中高频交流电变成直流输出。

  下降等种类。大多数都用在焊条电弧焊、埋弧焊、TIG焊和等离 子弧焊等；2）瓶外特性弧焊整流器，属ZP系列，大多数都用在 熔化极气体保护焊，如CO2气体保护焊；3）多特性弧焊整 流器，属ZD系列，其外特性可根据焊接工艺需要改变成缓 降、恒流或恒压的形状，故适合使用的范围广，几乎所有的焊接 方法均可使用。

  另一种是随着电流增加，电压稍有增高，有时也称之为上升 特性，二者分别如图2⑤、⑥所示。⑤适用于等速送丝的粗 细丝气体保护焊和细丝(Φ3m)埋弧焊，⑥适用于等速送丝 的细丝气体保护焊和水下焊接。

  脉冲电流。焊接时，焊接电流从基值到峰值重复的变化。 现普遍采用大功率电子开关元件，通过阻抗变换或脉冲给 定值等来获得脉冲电流。脉冲弧焊电源的工艺性能非常好， 可调工艺参数多，能够精确的控制电弧功率和焊接熔池的 形状及尺寸，适用于质量发展要求高、精度要求严的实践焊接。

  弧焊发电机提供机械能，而弧焊发电机则把机械能转变成 焊接所需的电能。直流弧焊发电机大多数都用在焊条电弧焊、 埋弧焊和TIG焊，故需具有下降的外特性。

  空气隙内磁力线而感应生电的。一般发电机的外特性是平 的，为了获得焊接要求的下降外特性，采用在电枢电路中

  中频变压器的重量仅为传统弧焊电源降压变压器的几十 分之一；整机重量仅为传统弧焊电源的1/5—1/10；整机体积 也只有传统弧焊电源的1/3左右。

  计出合适的外特性，并保证拥有非常良好的动特性，从而可进行 各种位置的焊接，获得良好的焊接工艺性能。

  电弧是所有电弧焊方法的热 源，但电弧并不是一般的燃 烧现象。实质上，电弧是在 一定条件下电荷通过两电极 间气体空间的一种导电过程， 江两电极间的空气电离，是 一种气体放电现象。

  一定长度的电弧稳定燃烧时电弧两端总电压(Uo)与电流之间 的关系曲线，称为焊接电弧的静特性曲线所示。电 弧属非线性负载(电弧电阻不是常数)，电弧电压与电流之间 不成正比关系。当电流在很大范围内从小到大变化时，电弧 静特性曲线近似呈U形。

  在稳定状态下，弧焊电源的输出电压与输出电流的关系曲线， 称为弧焊电源的静特性，也称为外特性。弧焊电源外特性分 为平特性和下降特性两大类。 随着电弧焊方法的不同和不同的工艺技术要求，弧焊电源的外特 性也应不同。现在已研制生产了各种形状外特性的弧焊电源， 其外特性有下降特性、平特性、双阶梯形特性等。各种外特 性曲线各 项用汉语拼音字母表示； 4，5，7各项用阿拉伯数 字表示；型号中3，4，6， 7项如不用时，其他各项 排紧；附注特征和系列序 号用于区别同小类的各系 列和品种，包括通用和专 用产品；特殊环境用焊机 在型号末尾注明。举例： ZX7-400表示，弧焊整流 器型焊接电源，下降外特 性，变频式，额定焊接电 流为400A。

  图2 各种常见弧焊电源外特性 ①垂直下降特性(恒流特性) ②陡降外特性 ③缓降外特性 ④垂直下降特性(恒流带外拖特性) ⑤⑥平特性 ⑦双阶梯形特性

  剧下降。根据下降的斜率不同又分为缓降、陡降和垂降3种 形式。 (1)缓降 如图2③所示，该外特性适用于焊条电弧焊、粗丝

  焊接设备是焊接时供给焊接能源、实施焊接操作的装置的 总称，包括焊接电源、行路机构、送丝机构和装夹移动工 件的辅助装置等。不同焊接方法需要不同的与之相适应的 焊接设备。焊接设备是否精良，性能是否稳定可靠不仅影 响焊接效率，还直接影响焊接质量。 供给焊接电弧电能，并具有适宜于电弧焊电气特性的设备， 称为弧焊电源。电弧是所有电弧焊方法的热源，电弧能否 稳定燃烧除取决于焊接材料、焊接参数之外，还决定于弧 焊电源的特性。

  时短路电流峰值与负载电流之比分别为小于等于3(或2.5)； 稳态短路电流为负载电流的1.25-2倍。

  CO2气体保护电弧焊电源的动特性指标主要是短路电流峰值 和短路电流上升率。

  因此焊接电弧对供电的弧焊电源来说是一个动态负载。弧焊 电源的动特性，就是指电弧负载状态发生突然变化时，弧焊 电源输出电压与电流的响应过程，可以用弧焊电源的输出电 流和电压对时间的关系，即U=ƒ (t)、I=ƒ (c)来表示。它 说明弧焊电源对负载瞬变的适应能力。

  焊条电弧焊电源的动特性指标主要有：瞬时短路电流峰值 (包括空载至短路和负载至短路电流峰值)，稳态短路电流，

  是矩形波，又称方波，其电源称矩形波（或方波）交流弧 焊电源，是近年来发展起来的新型电源。

  弧焊变压器使用近似正弦波的交流电形式向焊接电弧输送 电能的设备。大多数都用在焊条电弧焊、埋弧焊和TIG焊，一般

  压器，它把网路电压降至安全而又满足引弧需要的空载电 压，并具有焊接工艺所要求的下降外特性和调节焊接工艺

  按照主回路所用的整流与控制元件不同分：1）硅弧焊整流 器、2）晶闸管弧焊整流器、3）晶体管弧焊整流器、4）逆

  可归纳为：工频交流—直流—逆变为中高频交流—降压— 二次整流—直流输出。

  弧焊逆变器由于体积小，铜耗和铁耗随耗用材料减少而 大为降低无功功率损耗减少。因此，这种弧焊电源的效率高， 能够达到80%—90%，功率因数可达0.99；空载损耗极小，比 传统弧焊电源节电1/3以上。

  负载持续率是焊机负载工作的维持的时间与全周期(选定的工 作时间周期)的比值。焊接时间长、休止时间短，负载持续 率高，电源温升增高；反之，电源温升降低。负载持续率可

  图1 焊接电弧的静特性 a)电弧的静特性 b)电弧长度对电弧静特性的影响 L1、L2——电弧长度

  U形曲线个不同的区域，当电流较小时(A区)电弧呈负阻 特性，随着电流的增加电压减小；当电流增大时(B区)，电 压几乎不变，电弧呈平特性；当电流更大时(C区)，电压随 电流的增加而升高，电弧呈上升特性，二者近似线性关系。