خصائص مصدر طاقة اللحام

بعد قراءة هذه المقالة سوف تتعرف على خصائص مصدر طاقة اللحام: - 1. خصائص الفولت- أمبير لمصدر طاقة اللحام 2. الخصائص الخارجية للتيار الثابت للفولت- مصدر التيار الكهربائي 3. الخصائص الحالية الثابتة 4. الجهد المستمر الخصائص 5. الخصائص الديناميكية فولت أمبير.

خصائص التيار الكهربائي للفولت

جميع مصادر طاقة اللحام لها نوعان من الخصائص التشغيلية ، الخصائص المميزة والسمة الديناميكية. يمكن إنشاء خاصية الخرج الثابت بسهولة عن طريق قياس جهد الخرج والحالة المستقرة للحالة الثابتة بالطريقة التقليدية للتحميل بواسطة المقاومات المتغيرة. وبالتالي ، فإن المنحنى الذي يظهر تيار الخرج مقابل جهد الخرج لمصدر طاقة معين يشكل خصائصه الثابتة.

يتم تحديد الخاصية الديناميكية لمصدر طاقة اللحام القوسي من خلال تسجيل التغيرات العابرة التي تحدث خلال فترة قصيرة في تيار اللحام وبجهد القوس. وبالتالي ، فإنه يصف التغييرات الفورية التي تحدث خلال فترة زمنية قصيرة تقول ملي ثانية. يتم تحديد ثبات القوس عن طريق التفاعل المشترك لخصائص التيار الثابت والديناميكي (VI) لمصدر طاقة اللحام.

إن الطبيعة المؤقتة الجوهرية لقوس اللحام هي السبب الرئيسي للأهمية الكبيرة للخاصية الديناميكية لمصدر طاقة اللحام القوسي. تحتوي معظم أقواس اللحام على ظروف متغيرة باستمرار والتي ترتبط بشكل أساسي بضرب القوس ، ونقل المعدن من القطب إلى حوض اللحام ، والانقراض والقوس خلال كل دورة نصف من لحام AC. ترجع الطبيعة المؤقتة لقوس اللحام أيضًا إلى التباين في طول القوس ، ودرجة الحرارة القوسية وانبعاث الإلكترون للكاثود.

إن معدل تغير الجهد والتيار في عمليات اللحام القوسي سريع للغاية لدرجة أن خاصية الفولت أمبير الثابتة لمصدر الطاقة لا تكاد تكون ذات أهمية في التنبؤ بالخاصية الديناميكية لقوس اللحام.

ومع ذلك ، فهي ليست سوى خصائص فولت أمبير ثابتة لمصدر طاقة اللحام التي يتم توفيرها من قبل الشركة المصنعة. على الرغم من أنهم لا يستطيعون إعطاء طبيعة سلوك مصدر الطاقة فيما يتعلق باستجابته الديناميكية إلا أنها ذات أهمية كبيرة في تحديد الاستجابة العامة الشاملة في التحكم في معايير العملية.

الخصائص الخارجية للتيار الثابت فولت أمبير لمصدر طاقة اللحام

من الخصائص الهامة جدًا لأي مصدر طاقة لحام قوس هو خصائصه الخارجية الثابتة للفولت أمبير. إنه منحنى يتعلق بجهد المصدر إلى تيار اللحام. يتم الحصول على منحنى صفة أمبير التيار لمصدر طاقة اللحام من خلال قياس جهد الخرج والتيار عند تحميله بشكل ثابت بحمل مقاوم نقي يختلف من الحد الأدنى أو عدم التحميل إلى الحد الأقصى أو ظروف الدائرة القصيرة. تختلف الخواص الثابتة الخارجية لمصدر طاقة اللحام باختلاف التطبيق المراد استخدامه.

يوضح الشكل 4.1 أنواع مختلفة من خصائص فولت أمبير المستخدمة في مصادر قدرة اللحام. عموما يتم تصنيف جميع هذه الخصائص VI تحت أربع فئات أي ، تدلى حاد ، وتدريجيا التدريجي ، شقة ، وارتفاع الخصائص التي تستخدم على التوالي لحام قوس ، لحام القوس المغمور ، قوس اللحام شبه المعدنية لحام المعادن ، وقوس معدن الغاز التلقائي عمليات اللحام.

الشكل 4.1 خصائص فولت أمبير ثابتة لأنواع مختلفة من مصادر قدرة اللحام

كما يتم تغطية عمليات اللحام القوسي الأخرى بهذه الأنواع الأربعة. ومع ذلك ، فإنه من الشائع جدا النظر في مصدر طاقة اللحام بتدني خصائص V -I كأجهزة التيار أو التيار المستمر ومصادر طاقة اللحام ذات الخصائص الثابتة المسطحة أو شبه المستوية مثل الفولتية الثابتة أو الآلات المحتملة الثابتة.

يتبع المزيد من النقاش حولهم تحت هذين العنوانين:

الخصائص الحالية للتيار لقوة اللحام المصدر:

يعرف مصدر طاقة اللحام بالقوس التقليدي باسم آلة التيار المستمر (CC). لديها منحنى متناوب من فولط الأمبير ، وقد شاع استخدامها في لحام القوس المعدني المحمي.

يظهر منحنى التيار الثابت أن مصدر طاقة اللحام ينتج أقصى جهد خرج بدون تحميل ، ومع زيادة الحمل ، يقل جهد الخرج. الحد الأقصى لعدم التحميل أو الجهد الكهربي المفتوح هو عادة 100 فولت.

قد يكون مصدر طاقة نوع التيار الثابت dc أو ac أو الإخراج. وبصرف النظر عن SMAW فهو يستخدم في لحام القوس الكربوني ، لحام القوس التنغستن القوسي ، لحام قوس البلازما ولحام اللحام. ويمكن أيضًا استخدامه لعمليات الأسلاك المستمرة عندما تستخدم قوس الأسلاك ذات القطر الكبير نسبيا ، على سبيل المثال ، اللحام القوسي المغمور.

يمكن أيضًا استخدام مصادر قدرة اللحام بالنوع الحالي الثابت لبعض عمليات اللحام الأوتوماتيكية. هذا يستلزم استخدام مغذيات الأسلاك وأجهزة التحكم لتكرار حركة اللحام من أجل بدء القوس والحفاظ عليه والذي يتحقق عادة من خلال نظام التعليقات المعقدة لمراقبة جهد القوس للتحكم بطول القوس.

وحتى الآونة الأخيرة ، نادرا ما تستخدم إمدادات الطاقة الحالية المستمرة لحام مع أسلاك قطرها صغير جدا. ومع ذلك ، فقد تم تطوير مصادر طاقة اللحام القوسي الآن بخاصية ثابتة ثابتة ثابتة للفولت أمبير ، كما هو موضح في الشكل 4.2 ، والتي يمكن استخدامها مع أسلاك صغيرة القطر داخل نطاق جهد القوس العادي المستخدم.

إن ماكينة اللحام التي تستخدم هذا النوع من الماكينة لا يكاد يكون لها أي سيطرة على تيار اللحام بالتغيير في طول القوس لأنها لا تتأثر بهذا التغيير. هذا هو ميزة جيدة لحام الغاز التنغستن قوس كما أن التغيير في طول القوس في هذه العملية محدودة. كما أنه ذو فائدة كبيرة في اللحام القوسي المعدني بالغاز حيث يتم استخدامه لتوفير طريقة الرش لنقل المعدن بمتوسط تيار منخفض.

ويتم ذلك عن طريق مصدر الطاقة الذي يمكن برمجته للتغيير من التيار المنخفض أو الخلفي إلى تيار الذروة أو النبض للتأثير على انفصال القطرات من خلال زيادة معدل الانصهار بالتزامن مع تأثير الضغط المحسّن. هذا هو المعروف باسم اللحام النبض.

في اللحام الحالي نابض اثنين من المستويات الحالية ، كما هو موضح في التين. 4.3 ، مع الفترات الزمنية المرغوبة يمكن ضبطها لتحقيق متوسط اللحام المتوسط المطلوب هو الحصول على لحام التيار النبضي بشعبية مع كل من لحام قوس الغاز التنغستن وعملية لحام القوس المعدني.

خصائص الجهد ثابتة من مصدر قوة لحام :

إن مصدر طاقة اللحام بالجهد المستمر (CV) له في الأساس منحنى منحنى أمبير فولت مسطح على الرغم من أنه عادة ما يكون مع انخفاض طفيف. قد يتم تحريك المنحنى لأعلى أو لأسفل لتغيير الجهد كما هو موضح في الشكل 4.4. ومع ذلك ، فإن الفولتية لن ترتفع أبدًا إلى مستوى OCV كما هو الحال في مصدر طاقة لحام تيار مستمر.

الشكل 4-4 منحنيات فولت-أمبير مختلفة لمصادر طاقة التيار المستمر

هذا هو أحد أسباب عدم استخدام مصدر طاقة اللحام بالجهد المستمر في اللحام القوسي المعدني اليدوي ذي القطب المغلف حيث يحتاج إلى OCV أعلى لبدء قوس. إن مصادر قدرة اللحام ذات خصائص فولت أمبير أمبير ثابتة ثابتة لا تستخدم إلا من أجل اللحام المستمر بالأسلاك الكهربائية مثل لحام القوس المعدني بالغاز.

تم تصميم خاصية الفولت أمبير لمصدر طاقة CV لإنتاج نفس الجهد تقريبًا عند عدم التحميل وعند الحمل المقدر أو الكامل. لديه خصائص VI مشابهة لمولد الطاقة الكهربائية التجارية القياسية. إذا تغير الحمل في الدائرة ، فإن مصدر الطاقة يقوم تلقائيًا بضبط خرجه الحالي لتلبية المتطلبات ويحافظ على نفس الجهد بشكل أساسي عبر طرفي الخرج. هذا النظام ، وبالتالي ، يوفر قوس التنظيم الذاتي على أساس معدل محدد سلفا من تغذية الأسلاك ومصدر طاقة الجهد المستمر.

تعمل الضوابط المبسّطة على التخلص من الدوائر المعقدة وانعكاس محرك محرك تغذية الأسلاك لبدء أو للحفاظ على قوس لحام مستقر.

يوفر مصدر طاقة اللحام بالجهد الثابت تيارًا مناسبًا بحيث يكون معدل ذوبان الإلكترود مساويًا لمعدل تغذية السلك. يتم تعيين طول القوس مسبقا عن طريق ضبط الجهد على مصدر الطاقة في حين يتم التحكم في تيار اللحام عن طريق تعديل معدل تغذية الأسلاك.

يجب تصميم خاصية الفولت أمبير لمصدر طاقة اللحام لتوفير قوس ثابت لـ GMAW مع أسلاك قطرية مختلفة ومعدن لاستخدامه مع غازات التدريع المختلفة. يتم توفير معظم مصادر طاقة اللحام بالجهد الثابت بوسائل ضبط منحنى VI.

وقد وجد أن منحنيات VI ذات المنحدرات من 1-5 إلى 2 فولت / 1004 هي الأنسب لـ GMAW للمعادن غير الحديدية ، واللحام بالقوس المغمور ، ولحام القوس المقوس باللف ذو أسلاك قطب أكبر قطرًا. يُفضل منحنى ذو منحدر متوسط يتراوح من 2 إلى 3 فولت / 100 أمبير بالنسبة إلى CO ₂ ، اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز وأسلاك القطب ذات التدوير الصغير القطر. تم العثور على منحدر حاد من 3 إلى 4 فولت / 100 A مفيد لنقل قصر الدائرة. هذه الأنواع الثلاثة من المنحدرات موضحة في الشكل 4.5. من أجل تغيير متساوٍ في جهد القوس ، كلما كان المنحنى أكثر انبساطًا ، كلما زاد التغيير في تيار اللحام.

الشكل. 4-5 المنحدرات المختلفة المستخدمة في مصادر قدرة اللحام بالجهد المستمر

يجب أن يتم تخطيط الخصائص الديناميكية لمصدر طاقة الجهد المستمر بعناية. نظرًا للتغير المفاجئ في الجهد الكهربائي على دائرة قصر ، يميل التيار إلى الزيادة بسرعة إلى قيمة عالية جدًا. هذه هي ميزة في تهيئة القوس لكنها قد تسبب ترشيش غير مرغوب فيه.

ومع ذلك ، يمكن التحكم في ذلك بإضافة مفاعل أو محاثة في الدائرة. ينتج عن هذا تغيير عامل الوقت أو وقت الاستجابة ويؤدي إلى قوس ثابت. في معظم مصادر قدرة اللحام يتم تضمين كمية محترمة من المحاثة في الدائرة لمنحدرات مختلفة. يتم ذلك عن طريق توفير مفاعل متغير في النظام.

يتميز نظام طاقة اللحام بالجهد الثابت بأكبر ميزة عندما تكون الكثافة الحالية لسلك الإلكترود عالية. عادة لا يستخدم مبدأ الجهد المستمر لحام مع التيار المتردد. على الرغم من أنه يمكن استخدامه لحام القوس المغمور واللحام بالكهرباء ولكنه لا يحظى بشعبية في هذه العمليات. لا ينبغي أن يستخدم في اللحام القوسي المعدني المحمي لأنه قد يؤدي إلى زيادة الحمل وتلف مصدر الطاقة عن طريق رسم تيار مرتفع لفترة طويلة جدًا.

اختيار ثابت التيار الكهربائي أمبير ميزة لعملية لحام:

توجد في الأساس أربعة أنواع من خصائص فولت أمبير ثابتة يمكن إدخالها في مصدر طاقة لحام ، حسب العملية التي سيتم استخدامها من أجلها.

هذه الأنواع الأربعة من خصائص VI هي:

1. تدلى نوع حاد ،

2. تدلى نوع التدريجي ،

3. فيات أو نوع الجهد المستمر ، و

4. ارتفاع الجهد نوع.

كل هذه الأنواع من خصائص مصدر الطاقة مع خصائص فولت أمبير لقوس اللحام المركب عليها موضحة في الشكل 4.6.

الشكل 4.6 خصائص الفولت أمبير لمصادر طاقة اللحام المختلفة وقوس اللحام

1. تدني بشدة خصائص VI:

يتميز مصدر طاقة اللحام بخاصية الفولت أمبير العالية تدريجيًا بجهد دائرة دارة عالية و تيار دائرة قصر منخفض كما هو موضح بالمنحنى 1 في الشكل 4.6. من الواضح أنه مع تغير طول القوس بين L-L و L + δ L ، يكون التغيير في التيار قليلاً جداً.

يعتبر هذا النوع من خصائص الفولت أمبير مناسبًا لـ SMAW وهو اللحام القوسي المعدني اليدوي مع الأقطاب المغلفة لأن التغيير الطفيف في طول القوس بسبب الحركة الداخلية لليد البشرية أثناء عملية اللحام لن يؤثر على معدل ذوبان القطب. أيضا ، الجهد العالي للدائرة المفتوحة يضمن البدء السهل وصيانة قوس اللحام.

2. تدريجيًا V VI مميزة:

يمكن لمصدر الطاقة الذي يتدرج تدريجيًا خاصية فولت أمبير ثابت ، كما هو موضح بالمنحنى 2 في الشكل 4.6 ، توفير تيار دائرة قصر عالية كما هو مطلوب للحام القوس المغمور مع أقطاب سميكة خاصة لقطر الإلكترود أكثر من 3.5 دقيقة. يتطلب مصدر الطاقة هذا النوع من الخصائص الفولتية بعض تقنيات بدء القوس المماثلة لتلك التي تعمل باللمس والرسم المستخدمة في SMAW أو يمكن استخدام الصوف الفولاذي لتوفير ماس كهربائي قصير بين القطب وشغل العمل.

قد يكون جهد الدائرة المفتوحة أقل قليلاً من ذلك في حالة خاصية VI المتدرجة بشدة. تساعد هذه الميزة في توفير نوع من التنظيم الذاتي لطول القوس أثناء اللحام ، كما هو الحال مع التغيير نفسه في طول القوس ، فإن التغيير في التيار القوسي أكبر بكثير مما هو عليه في حالة التيار المتدفق بقوة الأمبير.

3. شقة VI مميزة:

في مصدر طاقة اللحام بالجهد الثابت من أجل تغيير طفيف في طول القوس ، هناك تغيير كبير في تيار اللحام مما يجعله حساسًا تمامًا وبالتالي يساعد في الحفاظ على طول قوس ثابت مع اللحامات ذات الجودة المتسقة. ويشار عادة إلى هذا على أنه التنظيم الذاتي لطول القوس وهو مطلب أساسي لنجاح لحام القوس المعدني بالغاز.

يعد التغيير في طول القوس أمرًا حتميًا لا سيما في GMAW شبه الأوتوماتيكية وبالتالي فإن خاصية الفولت أمبير الثابتة للفولتية الثابتة مفيدة جدًا لعمليات لحام الأسلاك الدقيقة. ومع ذلك ، فإن الخاصية VI المسطحة كما هو موضح بالمنحنى 3 في الشكل 4.6 ، ليست مسطحة حقاً ولكنها تتدحرج عادة عند 1-3 فولت لكل 100 أمبير. جميع مصادر قدرة اللحام ذات الخصائص VI المسطحة تكاد تكون دائمًا من نوع مقوم المحول ونقط الأقطاب (ep) هو وضع القطبية المستخدم بشكل طبيعي.

4. ارتفاع السادس سمة:

في مصدر طاقة لحام ذو خاصية أمبير فولتية متزايدة ، هناك زيادة في التيار مع زيادة في الجهد كما هو موضح بالمنحنى 4 في الشكل 4.6. تستند هذه الخاصية VI على تعديل طفيف لخاصية الفولتية الثابتة. ميزة ميزة ارتفاع VI على خاصية مسطحة هو أنه مع زيادة معدل تغذية الأسلاك ، يتم زيادة متطلبات التيار ، كما يتم زيادة الجهد تلقائيا. هذه الميزة تساعد في الحفاظ على طول القوس الثابت حتى لو حدث تقصير الدائرة. إن الخاصية VI المرتفعة قابلة للتكيف بشكل رئيسي مع العمليات التلقائية بالكامل.

الخصائص الديناميكية فولت أمبير لقوة اللحام المصدر:

إن الخاصية الديناميكية لمصدر طاقة اللحام هي العلاقة بين جهد القوس وتيار اللحام المقابل حيث تتغير من لحظة إلى أخرى كما هو موضح في الشكل 4.7.

من الضروري معرفة طبيعة الخاصية الديناميكية لتحديد معدل ارتفاع التيار بعد ماس كهربائى والذي يؤثر على معدل ذوبان الإلكترود وترشح اللحام.

يتم الحصول على خصائص VI الديناميكية عن طريق تسجيل عابر فولت أمبير أثناء التشغيل الفعلي لمصدر الطاقة. من خصائص VI الديناميكية من الممكن تحديد طريقة نقل المعادن لمجموعة معينة من معلمات اللحام.

المشكلة 1:

وتعطى المعادلة V = 24 + 41 للوصلة القوسية للجهد القوسي للفصل القوسي ، حيث V هو جهد القوس و I طول القوس في mm. يتم تقريب خاصية الفولت أمبير الثابتة لمصدر الطاقة عن طريق خط مستقيم مع عدم وجود فولطية تحميل تبلغ 80 فولت و تيار دائرة قصر يبلغ 600 أمبير. تحديد طول القوس الأمثل للحصول على الطاقة القصوى.

الحل :

المشكلة الثانية:

يتم إعطاء خاصية الفولت أمبير الثابتة لمصدر طاقة اللحام بالمعادلة المكافئة

I ² = - 500 (V - 80)

وتمثل خاصية القوس بمعادلة الخط المستقيم

أنا = 23 (V- 18).

تحديد،

(أ) قوة قوس مستقر ،

(ب) إذا كان طول القوس (I) والجهد القوسي (V) مرتبطين بالتعبير V = 20 + 4-5 أقوم بتحديد طول القوس الأمثل للحصول على أقصى طاقة.

(ج) إذا كانت الخسارة الحملية والإشعاعية للقوس في (b) 15٪ من القدرة القوسية ثم تحدد ما إذا كان من المفيد أن يكون طول القوس 4 مم حيث تكون هذه الخسائر 20٪ فقط من تلك للقوس في (ب). التعليق لفترة وجيزة على القضيتين.

حل:

(أ) للقوس: