焊接工藝問答之焊接電弧及弧焊電源二VIP

1、焊 接 工 藝 問 答  二、焊接電弧及弧焊電源 31      試述裂極式弧焊發(fā)電機的構(gòu)造及工作原理。焊機有四個磁極，在空間不是交替排列，而是兩個北極N主、N交和兩個南極S主、S交相鄰配置，可以看成是一對磁極分裂而成（圖中點線所示），見圖17a。在磁極中心裝有主電刷a和b，中間再裝一個輔助電刷c，兩組并勵勵磁繞組接在主電刷a和輔助電刷c之間，其中一組分布在四個極上，另一組則只繞在交極上，并在它的回路中串有一可變電阻RP，見圖17b。焊機起動時，由于磁極中有剩磁，將在并勵回路中產(chǎn)生感應電流，此感應電流在并勵繞組中產(chǎn)

2、生并勵勵磁磁通，其方向和剩磁方向一致，使總磁通增加，依次反復，直到建立起穩(wěn)定的空載電壓。因此，焊機起動時不能反轉(zhuǎn)，否則使剩磁消失，空載電壓無法建立（焊機沒有電）。焊接時，由于電樞反應產(chǎn)生的磁通電樞方向位于電樞的幾何中性面ab上，當電樞逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，樞從b指向a和1相同起加磁作用，但由于主極頸部開有缺口，鐵心截面減小，在工作狀態(tài)時磁路已趨飽和，無法起到加磁作用。但在樞交極方向的分量垂直向上和2方向相反，起去磁作用，使焊機獲得下降外特性。焊接電流通過移動電刷位置實行粗調(diào)，改變勵磁回路中的可變電阻RP進行細調(diào)。其產(chǎn)品型號有AX-320、AXD-320，后者可用作內(nèi)燃機驅(qū)動。32 

3、60;    試述換向極去磁式弧焊發(fā)電機的構(gòu)造及工作原理。這種換向極去磁式焊機的磁路結(jié)構(gòu)，見圖18。其特點是換向極極靴形狀不對稱，迎著電樞旋轉(zhuǎn)方向為前極尖，其前極尖寬且長，后極窄而短，換向極前極尖與異名主磁極相接近；后極尖與異名主磁極間間隙較大，且換向極與電樞表面間間隙不均等，從前極尖到后極尖間隙逐漸由小變大，其目的是使換向極下面磁通分布在換向極中心線前半部磁通量大于后半部磁通量。因換向極磁通與前極尖接近的主磁極磁通方向相反，起去磁作用。此外，因換向極前極尖靠近異名主磁極，這樣由原來主極N經(jīng)電樞進入主極S的主磁通，負載時一部分主磁通將不再進入電樞而直接進入換向極N

4、換的前極尖，這就減少了為N極下面電樞表面所切割的磁能，也起到了去磁作用。弧焊發(fā)電機就是依靠這兩部分去磁作用而獲得下降外特性的。焊接電流依靠改變電刷位置進行粗調(diào)，依靠改變并勵繞組的可變電阻進行細調(diào)。這類焊機的產(chǎn)品型號有AX3-300、AX3-3-00-1、AX4-400等。33      試述弧焊發(fā)電機使用過程中的常見故障及排除方法。弧焊發(fā)電機由于內(nèi)部有旋轉(zhuǎn)部分，所以在使用過程中出現(xiàn)故障的可能性要多一些?；『赴l(fā)電機的常見故障及排除方法見表4。表4 弧焊發(fā)電機常見故障及排除方法故 障 特 征產(chǎn) 生 原 因排 除 方 法焊機起動后電動機反轉(zhuǎn)三相異步電

5、動機與網(wǎng)絡(luò)接線位置有錯誤將三相電源線中任意兩相換接起動后電動機轉(zhuǎn)速慢，有嗡嗡聲1、三相熔絲中有一相被燒斷2、電動機的定子線圈斷線1、更換熔絲2、消除斷線電刷和換向器間有火花1、電刷與換向器接觸不良2、電刷被卡信或松動3、換向片間的云母突出4、個別換向片凹下或突出1、清潔并修整電刷和換向器的接觸面2、調(diào)整電刷在電刷架中的間隙3、去除突出的云母，拉深云母槽，使云母低于換向器表面4、研磨或上車床車削焊接電流忽大忽小1、焊接回路的接觸處接觸不良2、電流調(diào)節(jié)器的可動部分隨焊機的振動而移動1、檢查焊接回路接觸處，并使之接觸良好2、檢修電流調(diào)節(jié)器，使可動部分不易移動焊機過熱1、焊機過載2、發(fā)電機的電樞繞組短

6、路3、換向器表面污染或短路1、減小焊接電流或降低負載持續(xù)率2、消除短路處3、清理換向器表面，消除短路34      試述弧焊整流器的種類及其優(yōu)缺點?；『刚髌魇悄壳叭〈『赴l(fā)電機的直流弧焊電源。其種類可分成硅弧焊整流器、晶閘管式弧焊整流器、晶體管式弧焊整流器、弧焊逆變器等。與弧焊發(fā)電機相比較，弧焊整流器具有效率高、空載損耗小、節(jié)省電機材料、構(gòu)造與維修簡單和噪聲小等一系列優(yōu)點。只是目前的市場價格比弧焊發(fā)電機略高一些。35      試述硅弧焊整流器的工作原理及特性。硅弧焊整流器以硅二極管作為整流元

7、件，將50Hz的單相或三相交流網(wǎng)路電壓，利用降壓變壓器T降為幾十伏特的電壓，經(jīng)硅整流器Z整流和電抗器L濾波獲得直流電，從而對焊接電弧供電，其基本原理框圖見圖19。降壓變壓器 有單相和三相兩種?？衫贸轭^調(diào)節(jié)空載電壓和焊接電流，也可增大漏抗以獲得下降外特性。硅整流器 用硅二極管組成單相或三相整流器。輸出電抗器 這是指接在直流回路中的一個帶鐵心并有間隙的電抗繞組，起濾波和改善動特性的作用。焊機外特性的調(diào)節(jié)方式有兩種：一種為機械調(diào)節(jié)，即采用抽頭式、動鐵心式、動繞組式的降壓變壓器，其降壓變壓器的工作原理與弧焊變壓器相同。另一種為電磁調(diào)節(jié)，即在降壓變壓器和硅整流器之間接一磁飽和電抗器（磁放大器），借助改

8、變其磁飽和程度來進行調(diào)節(jié)。硅弧焊整流器的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、工作可靠、噪聲小、維修方便和效率高。其缺點是可調(diào)的焊接工藝參數(shù)少，調(diào)節(jié)不夠靈活、不夠精確并受網(wǎng)路電壓波動的影響較大，因而只能用在質(zhì)量要求不高的產(chǎn)品焊接。36      試述各種硅弧焊整流器的構(gòu)造及工作原理。各種硅弧焊整流器的構(gòu)造及工作原理簡述如下：動鐵心式、動繞組式硅弧焊整流器 在三相動鐵心式、動繞組式弧焊變壓器的輸出端，接入硅整流器就成為動鐵心式、動繞組式硅弧焊整流器。焊機均可無級調(diào)節(jié)。但功率因數(shù)較低，只有0.50.65，不能遙控，沒有網(wǎng)絡(luò)電壓補償，外特性為緩降特性，主要用

9、于手弧焊及鎢極氬弧焊。產(chǎn)品型號有ZXG1-160、ZXG1-250、ZXG1-400、ZXG6-300、ZXG3-500等（動繞組式）。抽頭式硅弧焊整流器 由抽頭式弧焊變壓器和硅整流器組成。焊機通過弧焊變壓器的抽頭換擋進行有級調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)，還不能遙控，沒有網(wǎng)絡(luò)電壓補償，但具有功率因數(shù)大、效率高的優(yōu)點。緩降特性用于手弧焊和鎢極氬弧焊，平特性用于各種一般要求的熔化極氣體保護焊。其產(chǎn)品型號有ZPG-200和ZPG-250等。磁放大器式硅弧焊整流器 在降壓變壓器和硅整流器之間接入磁放大器。焊機可以無級調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)，有網(wǎng)絡(luò)電壓補償（但效果不理想），可遙控，但控制電流較大，調(diào)節(jié)速度慢，不靈活，耗料

10、多，有逐步被淘汰的趨勢。其產(chǎn)品型號有ZXG-400、ZPG1-500、ZXG7-300-1、ZPG7-1000、ZPG6-1000（多站式）等。37      試述晶閘管式弧焊整流器的工作原理及特性。利用晶閘管橋來整流，利用電子電路來實現(xiàn)控制功能，因而是一種電子控制的弧焊電源。焊機的工作原理圖見圖20。三相50Hz網(wǎng)絡(luò)電壓由降壓變壓器T降為幾十伏特的電壓，借助晶閘管VT的整流和控制，經(jīng)輸出電抗器L濾波和調(diào)節(jié)動特性，從而輸出所需的直流焊接電流。用電子觸發(fā)電路控制并采用閉環(huán)反饋的方式來控制外特性，以獲得平、下降等各種形狀的特性，對焊接電壓和焊接電流

11、進行無級調(diào)節(jié)。M為電流、電壓反饋檢測電路，G為給定電壓電路，K為運算放大電路，它把反饋電壓信號和給定電壓比較后的電壓進行放大并送到脈沖移相電路，從而實現(xiàn)對外特性的控制和工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)。焊接的特性：1）   結(jié)構(gòu)簡單。2）   易獲得多種外特性并對其進行無級調(diào)節(jié)。3）   動特性好，反應速度快。4）   電源輸入功率小，焊接電流、電壓調(diào)節(jié)范圍大。5）   能較好地補償網(wǎng)路電壓波動和周圍溫度的影響。6）   對于較慢的焊接過程可采用微機控制。晶閘管式弧焊整流器的產(chǎn)品型號有ZDK-

12、250、ZDK-500、ZX5-250、ZX5-400等。38      試述晶體管式弧焊整流器的工作原理及特性。在硅整流器的直流回路中串入大功率晶體管組，以獲得所需任意類型的外特性和對電流、電壓進行無級調(diào)節(jié)稱為晶體管式弧焊整流器。它是電子控制的弧焊電源，其基本原理框圖見圖21。晶體管在主電路中起“電子開關(guān)”或“線性放大調(diào)節(jié)器”的作用，以“開關(guān)式”或“模擬式”晶體管組和閉環(huán)反饋對外特性和輸出電流波形進行控制。與晶閘管式弧焊整流器比較，晶體管式弧焊整流器具有如下特性：1）   晶體管通斷迅速，控制十分靈活，精確度高。2）

13、60;  可以對外特性曲線形狀進行任意的控制。3）   可調(diào)工藝參數(shù)多，調(diào)節(jié)范圍寬，特別是脈沖電源，能精密地控制電弧能量，以適應各種位置、各種材料、不同厚度和形狀的焊件焊工藝需要。4）   動特性好，可實現(xiàn)小飛濺或無飛濺的焊接。5）   可對網(wǎng)絡(luò)電壓波動、溫度變化和其它干擾因素變化進行有效補償，保證輸出電流、電壓的穩(wěn)定性。6）   脈沖頻率高，可以任意調(diào)節(jié)。7）   對微機控制具有很強的適應能力。8）   效率較低，功率損耗較大。9）   設(shè)備質(zhì)

14、量大，成本高，維修較困難。晶體管式弧焊整流器的產(chǎn)品型號有PULSE350、NZC6-315T等。39      試述弧焊逆變器的工作原理及特性?；『改孀兤魇腔『鸽娫吹淖钚掳l(fā)展，它是利用逆變技術(shù)研制成的一種具有發(fā)展前景的弧焊電源?；『改孀兤鞯幕驹砜驁D見圖22。單相或三相50Hz（頻率f1）的交流網(wǎng)路電壓經(jīng)輸入整流器V1整流和電抗器濾波，借助大功率電子開關(guān)（晶閘管、晶體管或場效應管）的交替開關(guān)作用，又將直流變換成幾千或幾萬Hz的中頻交流電（f2），再分別經(jīng)中頻變壓器T、輸出整流器V2和電抗器L的降壓、整流與濾波就得到所需的焊接電壓和電流，其逆變

15、系統(tǒng)可表示為 交流直流交流直流弧焊逆變器常用的幾種外特性曲線形狀見圖22。其中圖23中a、b、d是用于手弧焊的外特性，圖23c是用于變速送絲熔化極氣體保護焊的外特性?；『改孀兤骶哂腥缦绿匦裕?）高效節(jié)能，其效率可達80%90%，功率因數(shù)可達0.99，空載損耗極小，只有數(shù)十至一百余瓦特，因此節(jié)能效果顯著。2）重量累、體積小。中頻變壓器的重量只有傳統(tǒng)弧焊電源降壓變壓器的幾十分之一，整機重量僅為常用弧焊整流器和弧焊發(fā)電機的1/51/10。3）具有良好的動特性和弧焊工藝性能。4）   調(diào)節(jié)速度快，所有焊接工藝參數(shù)均可無級調(diào)節(jié)。5）   具有多種外特性，能適應各種

16、弧焊方法的需要。6）   可用微機或單旋鈕控制調(diào)節(jié)。7）   設(shè)備費用較低，但制造技術(shù)要求較高。弧焊逆變器的產(chǎn)品型號有ZX7-250、ZX7-400（晶閘管式）、ZXC-63、ZX6-160（場效應管式）。40      試比較各種直流弧焊電源的主要技術(shù)指標。各種直流弧焊電源（弧焊發(fā)電機、弧焊整流器、弧焊逆變器）的主要技術(shù)指標見表5。表5 各種直流弧焊電源的主要技術(shù)指標比較弧焊電源類 型電源電壓(V)空載電壓(V)輸出電流(A)負載持續(xù)率(%)效率(%)功率因數(shù)質(zhì)量()外形尺寸(mm)弧焊發(fā)電機（AX-3

17、20）3×380508032050530.87530195×600×992弧焊整流器(ZXG7-300-1)3×3807230060680.65200410×600×790晶閘管弧焊逆變器(CAAYWELD350)3×3805030060830.9537570×265×410晶體管弧焊逆變器(US220AT)2205522060810.9925250×550×365場效應管弧焊逆變器(LUA400) 2003× 3806740035800.94841  &

18、#160;   試述弧焊整流器使用過程中的常見故障及排除方法弧焊整流器的常見故障及排除方法見表6。表6 弧焊整流器的常見故障及排除方法故 障 特 征產(chǎn) 生 原 因排 除 方 法空載電壓太低1、電網(wǎng)電壓過低2、變壓器一次繞組匝間短路3、飽和電抗器繞組匝間短路4、磁力啟動器接觸不良5、整流元件擊穿1、調(diào)整電壓至規(guī)定值2、檢修變壓器繞組3、檢修飽和電抗器4、使磁力啟動器接觸良好5、更換整流元件焊接電流調(diào)節(jié)失靈1、控制繞組匝間短路2、焊接電流控制器接觸不良3、控制整流回路元件損壞1、消除短路2、檢修焊接電流控制器3、更換元件焊接過程中電壓突然降低1、主回路全部或部分短路2、三相熔絲

19、斷了一相3、整流元件被擊穿或短路4、控制電路斷線1、檢修線路2、更換熔絲3、更換整流元件4、檢修控制電路焊接電流不穩(wěn)定1、主回路接觸器觸點抖動2、控制回路接觸不良3、穩(wěn)壓器補償繞組匝數(shù)不合適4、風壓開關(guān)抖動1、檢修接觸器2、檢查各連接點和活動觸點3、調(diào)整補償繞組匝數(shù)4、檢查并消除抖動風扇電動機不轉(zhuǎn)1、熔絲燒斷2、電動機繞組斷線3、按鈕開關(guān)接觸不良1、更換熔絲2、檢查并修復電動機3、檢修按鈕開關(guān)42      什么是脈沖弧焊電源？并試述其工作原理。輸出焊接電流為周期變化脈沖式的電源，稱為脈沖弧焊電源。脈沖弧焊電源由基值電流和脈沖電流兩種電流組成，

20、可以分別由兩個電源提供，也可以由一個電源提供幅值大小交替變化的電流。幾種主要脈沖弧焊電源的基本原理框圖及輸出波形見圖24。通?？衫萌缦聨追N方式來獲得脈沖電源。利用硅二極管的整流作用 網(wǎng)絡(luò)電壓經(jīng)T降壓后借助硅二極管進行半波或全波整流，從而獲得50Hz或100Hz正弦半波的脈沖電流，見圖2-24a。利用電子開關(guān)作用 在直流弧焊電源的交流側(cè)（圖24c）或直流側(cè)（圖24e接上晶閘管組，組成交流斷續(xù)器或直流斷續(xù)器，借助其開關(guān)作用獲得脈沖電流。利用阻抗變換作用1）變換交流側(cè)電抗值 利用三相磁放大器MA的每相阻抗不平衡或使其勵磁電流為脈沖形式，均可獲得脈沖電流，見圖24b。2）變換直流側(cè)電阻值 網(wǎng)絡(luò)電壓經(jīng)

21、T降壓變壓器降壓和V整流后，借助晶體管組VU的變換電值作用，便于獲得任意的脈沖電流波形，見圖24f。利用給定信號變換或電流截止反饋作用1）給定信號變換式 在晶體管式、晶閘管式弧焊電源的控制電路中，把脈沖信號指令送到給定值電路，從而在主電路獲得脈沖電流，見圖24a、f、g（其中g(shù)為逆變弧焊器）。2）電流截止反饋式 借助周期性變化的電流截止反饋信號，使晶體管弧焊電源獲得脈沖輸出，見圖24f。脈沖弧焊電源的產(chǎn)品型號有ZPG3-200（脈沖直流鎢極氬弧焊）、NSA5-25電源（脈沖鎢極氬弧焊）。43      試述弧焊變壓器并聯(lián)運行的目的及方法。當一臺

22、焊機的輸出電流不夠用時，可將兩臺焊機并聯(lián)運行，此時總的焊接電流為兩臺焊機輸出電流之和。并聯(lián)的方法是將兩臺弧焊變壓器的一次繞組接在網(wǎng)絡(luò)的同一相，二次繞組也必須同相相連，見圖25。連接后必須進行檢查，否則將并聯(lián)接成串聯(lián)，空載電壓相加，非常危險。檢查方法是先將兩臺弧焊變壓器的二次繞組任意兩個接線端相連，然后用電壓表接其它兩接線端，若電壓表指示為零，則接法正確。注意事項：1）空載電壓相同的焊機，不論容量、型號是否相同，都可進行并聯(lián)運行。2）并聯(lián)運行中的弧焊變壓器要注意負載電流協(xié)調(diào)分配，最好兩臺焊機的輸出電流相同。44      試問一臺大容量的焊機能否

23、供兩名焊工同時使用？不可以。因為兩名焊工操作時引弧有先后，當?shù)谝幻腹ひ『筮M行正常操作時，第二名焊工接著引弧，由于引弧時焊條和焊件必須相碰發(fā)生短路，因此焊機的輸出電壓為零，這樣會使第一名焊工正在燃燒的電弧立即熄滅，當然第二名焊工將焊條提起時電弧能引燃燃燒。如果第一名焊工再引弧，則第二名焊工電弧又將熄滅，如此反復，事實上只能有一各焊工進行正常操作（多站式焊機除外）。理論上說，當兩名焊工的焊條在同一瞬間同時引弧時，兩電弧能同時燃燒，但實行起來幾乎是不可能的。45      手弧焊時，轉(zhuǎn)動焊機的調(diào)節(jié)手柄，是否可改變電壓的大小?；旧喜桓淖?。因為手弧

24、焊時電弧靜特性曲線的工作部分為近似于水平的直線，轉(zhuǎn)動焊機的調(diào)節(jié)手柄只是改變焊接電流（電源外特性曲線與電弧靜特性曲線的交點在電弧靜特性曲線上移動），電壓不變。電弧電壓值只決定于電弧的長度。46      試述焊機安裝時應遵循的原則。焊機安裝時應遵循以下原則：1）焊機的工作環(huán)境應與焊機技術(shù)說明書上的規(guī)定相符。如在氣溫過高或過低、濕度過大、氣壓過低以及在具有腐蝕性或爆炸性等特殊環(huán)境中作業(yè)時，應使用適合特殊環(huán)境條件性能的焊機，或采取防護措施。2）必須將焊機平穩(wěn)地放在通風良好、干燥的地方，不準靠近高熱以及易燃、易爆的危險環(huán)境。3）焊機應防止碰撞或激烈振動

25、（特別是弧焊整流器），室外使用的焊機，必須有防雨、雪的防護措施。4）焊機必須有專用獨立的電源開關(guān)，其容量應符合要求，當焊機超負荷時，應能自動地切斷電源。禁止多臺焊機共用一個電源開關(guān)。5）電源控制裝置應裝在焊機附近人手便于操作的地方，周圍留有安全通道。6）焊機的一次電源線長度一般不宜超過23m。當有臨時任務(wù)需要較長的電源線時，應沿墻或立柱用瓷瓶隔離布設(shè)，其高度必須距地面2.5m以上，不允許將電源線拖在地面上。7）焊機外露的帶電部分應設(shè)有完好的防護（隔離）裝置，焊機裸露接線柱必須設(shè)有防護罩。使用插頭插座連接的焊機，插銷孔的接線端應用絕緣隔板隔離，并裝在絕緣板的平面內(nèi)。8）焊機的外殼必須接地，接地裝

26、置必須經(jīng)常保持連接良好，禁用氧氣管道和乙炔管道等易燃、易爆氣體管道作為接地裝置的自然接地極，防止由于產(chǎn)生電阻熱或引弧時沖擊電流的作用，產(chǎn)生火花引爆。9）焊機接入電網(wǎng)時，兩者的電壓必須一致。10）弧焊發(fā)電機接入電網(wǎng)后，應先起動試車，觀察換向器的旋轉(zhuǎn)方向是否和焊機上規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向相一致。如相反，則應更換三相電源線中任意兩相的位置。11）焊機的接線和安裝應由專門的電工負責，焊工不得自行動手。47     如何正確地選用焊接電纜？焊接電纜的作用是傳導焊接電流，型號有YHH型電焊橡膠套電纜和YHHR型特軟電纜兩種，其截面和長度應根據(jù)使用焊接電流的大小進行選用，見表

27、7。表7 焊接電纜的選用 長度（m） 截面(mm2) 焊接電流(A)20304050607080901001001502003004005006002535353535506025353550506070253550607085852535506070858525506070859595255070708595952560707085951202870708595120120357070859512012048      試述焊機使用時應遵循的原則。1)       應選用合適的焊接電

28、纜截面和長度，焊接電纜不應卷成盤狀。2)       焊鉗和焊件接觸時，不得起動焊機。3)       禁止在焊機上放置任何物件和工具。4)       焊機二次回路上禁止連接建筑、金屬構(gòu)架和設(shè)備等作為焊接電源回路。5)       焊機的外殼和焊件不能同時接地。6)       焊工工作完畢或臨時離開施焊場地時，不得將焊鉗放在焊件上，并應及時切斷電源。7)       焊接過程中不得調(diào)節(jié)焊接電流。8)