20钢等速送丝二保焊焊接电源的选择

河南工程学院《弧焊电源》考查课

专业论文

20钢等速送丝二保焊焊接电源的选择

学生姓名：

201

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20钢等速送丝二保焊焊接电源的选择

概述：弧焊电源是焊接电弧能量的提供装置，其性能和质量直接影响到电弧燃烧的稳定性，进而影响到焊接质量。只有根据不同情况正确选择弧焊电源，才能获得良好的接头性能和较高的生产效率。本文介绍20钢等速送丝二保焊焊接电源的选择及参数调节方法。 1 焊接电源的选择原则

一般应根据以下几个方面选择弧焊电源 （1）焊接材料和工件材料； （2）焊接电流种类； （3）焊接工艺方法； （4）弧焊电源的功率； （5）工作条件和节能要求； （6）工件重要程度与经济价值。

20钢属于低碳钢，由于其含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织[1]。2O钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必 采取特殊的工艺措施，焊接性优良。 2 焊接电源的选择 2.1焊接电流种类的选择

焊接电流有交流、直流和脉冲三种基本类型，相应的弧焊电源有交流弧焊电源、直流弧焊电源和脉冲弧焊电源三种基本类型，每种弧焊电源根据其结构特点不同又可分为多种形式。对于20钢等速送丝二氧化碳保护焊，使用直流弧焊电源，可选平特性的弧焊整流器或弧焊逆变器。这是因为二氧化碳保护焊使用交流电源焊接时电弧不稳定，飞溅严重。因此，只能使用直流电源。要求焊接电源具有平硬的外特性。这是因为二氧化碳保护焊的电流密度大，加之二氧化碳气体对电弧有较强的冷却作用，所以在电弧静特性曲线是上升的，在等速送丝条件下，平硬特性电源的电弧自动调节灵敏的较高[2]。减少了飞溅，保证焊接电流的稳定性，熔滴过渡平稳，焊缝成形良好，二氧化碳气体保护焊应选直流反接[3]。

选择全部内反馈磁放大器式弧焊整流器。 2.2 弧焊电源功率的选择 2.2.1 粗略确定弧焊电源的功率

焊接时主要的工艺参数是焊接电流，为简便起见，可按所需的焊接电流对照弧焊电源型号后面的数字来选择容量。例如，BXI-300中的数字“300”就是表示该型号电源的额定电流为300 A。

2.2.2不同负载持续率FS下的许用焊接电流

在额定负载持续率(F&)下，以额定焊接电流Ie工作时，弧焊源不会超过它的允许温升。当Fs改变时，弧焊电源在不超过其允许温升情况下使用的最大电流，可以根据发热相等，达到同样额定温度的原则进行换算。

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根据发热量相等的原则，在A、日两种情况下的发热量应相等，即 Q=IA2RtA=IB2RtB 所以

或者若A情况下的电流为额定值Ie，则可推导出任何情况下的许用电流计算公式为：

当实际的负载持续率比额定负载持续率大时，许用的焊接电流应比额定电流小；反之

亦然。例如，已知某弧焊电源的额定负载持续率FSe为60％，输出的额定电流Ie为500A，

[4]

可按上式求出在其他FS下的许用电流，如表1所示。

表1 不同负载持续率下的许用焊接电流 FS/% I/A 50 548 60 500 80 433 100 387 2.2.3额定容量Se(功率)

额定容量是电网必须向弧焊电源供应的额定视在功率。对弧焊变压器而言，它等于额定一次电压Ule(V)与额定一次电流Ile(A)的乘积，即

Se=UleIle (V·A) Se= UleIle/1000 (kV·A)

在实际运行中，弧焊电源的输出功率P还与功率因数有关。 2 全部内反馈磁放大器式弧焊整流器 2.1 基本电路

全部内反馈磁放大器式弧焊整流器的原理电路和各相磁放大器结构，如图1、图2所示。由图可知，它是由铁心、Wc和WA组成；各相磁放大器的两个WA绕组的非同名端接在一起后再接交流电源，另二端则各接一个整流元件再接负载。这样使正半周交流电流通过一侧WA绕组，而负半周泽通过另一侧WA绕组。其特点是每个WA绕组中的电流方向不变的半波脉动电流，联接的原则是A与C方向一致。A的输出电流If与绕过WA所产生，气作用是加强C，于是交流绕组 WA就兼起电流正反馈绕组的作用[5]。

另外，两个铁心内的磁通量虽然是按交流电的正负半周轮流以与C相同的方向穿过直流控制绕组，但由于它们的基波相位相反而可以相互抵消，所以WA中的感应电动势不大。

该磁放大器的反馈系数为

Kfk = Ifk NFK/If NA

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式中NFK、Ifk分别为反馈绕组的匝数和反馈电流。

图1 全反馈磁放大器式弧焊整流器的原理电路

图2 全反馈磁放大器结构

由于是内反馈，该种放大器还可以称为自饱和电抗器。 2.2 工作原理与外特性

由于WA绕组上无电流、无压降，情况同于一般三相桥式整流电路。全反馈磁放大器当相电流交变一周时，每个工作绕组WA中只有半周内的一部分时间通电流，且由于串有二极管，使电流只能有同名端进去，所产生的A与C同向只起加磁作用。全反馈磁放大器式弧焊整流器每相同时只有一个绕组通电，因而磁通变化量m赢指一WA绕组导电期间电流由零增至IF时铁心中的磁通增量。全反馈磁放大器铁心中的磁通变化与全反馈磁放大器弧焊整流器如图3、图4所示。

。

图3 全反馈磁放大器铁心中磁通变化

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不难看出，当电流不同时，起始工作点的位置移动，但外特性的形状基本相似。实际上，磁通变化量对应于交流绕组上的电压降。这种弧焊电源的外特性，与以静态工作点的横坐标为轴，将磁化曲线转过180度所得到的形状大致相似。

图4 全反馈磁放大器弧焊整流器外特性

2.3 调节特性

全部内反馈磁放大器整流器的调节特性，是指它的输出电压Uf与控制电流IC的关系，改变电流可以改变外特性水平段电压的大小，Uf与IC的关系，即调节特性如图5中曲线1所示。这种弧焊整流器在实际焊接应用中，工作点式取在外特性的平缓段上，其特点是可以以很小的电流开控制很大的负载电流，即电流放大倍数比无反馈式大得多，只要空载工作点在磁化曲线的非饱和区就可以实现[6]。

图5 全反馈磁放大器式弧焊整流器的调节特性

全部内反馈磁放大器式弧焊整流器可用于二氧化碳或惰性气体混合气体保护下的熔化极电弧焊，应用广泛。 3 焊接电源选择及基本参数

二氧化碳保护焊机外形如图2所示。二保焊机由变压器、控制电路板、开关、框架等

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组成，另还有二氧化碳气瓶、线架、送线机等辅助设备共同组成。图片为二保焊机的变压器，由于焊接电流很大，一般都有上百安培，因此其线很粗，大多为铜线圈，也有铝线圈。具有操作简单，易引弧、电弧稳定。电压、电流调节范围大，熔深和焊缝易于控制[7]。焊接质量好，焊缝抗裂性好，成形美观，焊件变形小，焊后不需清渣。高效率，比手工电弧焊生产效率提高数倍。电能消耗小，使用成本低等特点。小功率二保焊机输入电压一般为220V交流电，大功率用380V交流电源。输入电压一般为12-36V。主要用于低碳钢、低合金高强度钢，焊接生产率高，可进行薄板件及中厚板件焊接[8]，20钢属于低碳钢的范畴。

图2 二氧化碳保护焊机

二氧化碳保护焊机的基本参数如图3所示。

图3 二氧化碳保护焊机参数

4.1 焊机各个参数的含义

空载电压：空载电压是指电源输出端没有接负载时的开路电压。

负载持续率：弧焊电源温升除取决于焊接电流的大小外，还取决于负载的状态，即长时间连续通电还是间歇通电。用负载持续率来表示负载状态，由负载持续运行时间t/负载持续运行时间t+休止时间×100% 所得比值。本焊机的负载次持续率为60%

短路电流峰值：指当焊接回路突然短路时，输出电流的峰值，本焊机的短路电流峰值为500A。

额定电压：指焊机正常工作时的电压。本焊机的额定电压为39V。 5 结语

弧焊技术时现代焊接技术的重要组成部分，其应用范围几乎涵盖了几乎所有的焊接生

产领域。电弧焊作为一种基本的金属处理方法，被广泛的用于各个领域，为电弧焊提供能量的弧焊电源从诞生起已经取得很大的发展。近几十年，弧焊电源出现飞跃发展，多种形

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式的弧焊整流器相继出现，为进一步提高焊接质量和适应全位置焊接自动化提供了优良的弧焊电源。此外，高效节能，性能好，晶闸管式、晶体管式、和弧焊逆变器的出现，弧焊电源也有了长足的进步。通过本次小论文的写作，了解的20钢的成分组织及其焊接方法的弧焊电源的选择。我查阅了很过关于弧焊电源的资料，深入了解了现代弧焊电源的发展状况，尤其懂得了二氧化碳保护焊机的用处、型号。规格，组成部分及其作用。实践是检验真理的唯一标准，希望在以后的工作学习中，在本次小论文中学到知识能够更加完整，更好地运用。 参考文献：

[1]陈裕川．现代焊接生产实用手册[M]．北京：机械_T-业出版社．2005． [2]英若采．熔焊原理及金属材料焊接[M]．北京：机械工业出版 社．1995 ． [3]张子荣，等．简明焊接材料选用手册[M].北京：机械工业出版社,2004．

[4]陈剑虹，周昭伟，任家烈，等．焊接手册：第2卷材料的焊接[M]．北京：机械工业出版社出版，2001，8：807—810.

[5]于立国，王秀梅，杜金星，等．弧焊电源的现状与发展[J]．焊接技术，2005(8)：4—6．

[6]任廷春．弧焊电源[M]．北京：机械工业出版社，2010. [7]邓开豪．焊接电工[M]．北京：化学工业出版社，2000．

[8]曾乐．现代焊接技术手册[M]．上海：上海科学技术出版社，1993.

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