Роль тока и напряжения в полуавтоматической сварке. Динамические характеристики сварочной дуги.

[АВН]

Задача не имеет решения и никакие тех.новшества и "девайсы" её не решат.Правильно?..Продолжим о ВАХ для однопостовых источников.Объясните о разнице в "Штыковой" и обычной "Крутопадающей",если можно по-проще и нагляднее.

[vax911]

Не правильно. Технические решения и девайсы которых в современном арсенале очень много - средство решения задачи. Нужно четко сформулировать цель, чего мы хотим, и ограничения, например нормы ТБ, стоимость, удобство пользования и обслуживания, уровень надежности. На счет характеристик Вы совершенно правы - интерреснейшая тема и не стоит от нее отклонятся. Вечером приду с работы и обязательно продолжу.

[hau]

как тут изменить ВАХ для каждого конкретного случая (материала,электродов,сварщика)

 

КСУ спасет мир!

А если серьезно, то с БР бороться крайне сложно. Именно из-за ВАХ, вернее - скорости ее изменения в зависимости от мгновенного тока в дуге..

[АВН]

Нафинг,пА-Асмотрел я на фото у Васо29 этот чоппер - лучше я просто блок подачи п/а (а ещё лучше ручник) потаскаю от источника или БР.Дёшево,весело и с матюжком:"вобла,опять сборщики своей железякой провод (шлейф) перерубили!!!"

http://websvarka.ru/...t=60#entry39469

[vax911]

3. И так, чем отличается Статическая ВАХ от Динамической ВАХ. Строго говоря ни чем, это условное разделение и между ними на физическом уровне нет четкой границы, одна может плавно перетекать в другую и на оборот. Более того, одна и таже ВАХ в одних случаях может рассматриваться как ДВАХ, а в других, и на полном основании, как СВАХ. Ключик ко всему - время. Вы дома посмотрели фото с кадрами из фильма (статика). Понравилось. И вот Вы сидите в кинотеатре и наслаждаетесь киношедевром (динамика). В зал залетела муха и уселась вам на плечо. Сможет-ли муха насладиться зрелищем вместе с Вами. Нет, темп жизни и работа нервной системы у мухи на два порядка выше. Она увидит на экране набор очень редко и мало меняющихся картинок (нудную скучную статику). Тем не менее определение давать надо и применительно к сварке их можно разделить следующим образом. ВАХ описывающее поведение системы источник-нагрузка на временных интервалах соизмеримых с временами медленных тепловых процессов в зоне сварки (доли- десятки и более секунд) относятся к статике. Соизмеримые с быстрыми процессами, например временами каплеобразования и каплепереноса (от долей секунды и меньше) к динамике. Общее правило следующее. Проинтегрировав (усреднив) динамические ВАХ можно перейти к статическим (мы этим способом уже пользовались в послании №2) Перейти в обратную сторону - нет. Поэтому ДВАХ несет гораздо больше информации о процессе, но получать ее и пользоваться гораздо сложнее. Поэтому при описании источников ограничиваются упоминанием о СВАХ или просто ВАХ, причем в описательно-витиеватой форме, видимо пологая, что сварщики в средней школе не учились, законы Ома не проходили и по нормальному ничего понять не в состоянии. Например Падающая, Жесткая, Штыковая, Крутопадающая, Восходящая и т.п. В следующем сообщении доберемся до дуги и увидим, что она коварная, скользкая и изворотливая как змея, и как ее укрощают с с помощью СВАХ и ДВАХ при разных видах сварки. Картинки которые нам понадобятся можно посмотреть заранее.

[АВН]

4-ую "девушка,я вас где-то видел",а 6-ую никогда.

[vax911]

4. Продолжим. Немножко теории. В электротехнике есть два базовых понятия – антогониста. Источник напряжения (ИН) по сварочному жесткая ВАХ(1-я картинка) и источник тока (ИТ) штыковая ВАХ (2-я картинка). Нормальные определения; идеальный ИН – источник с нулевым выходным сопротивлением, т.е как хороший аккумулятор или питающая сеть - сколько не грузи напряжение на нем. остается неизменным. Идеальный ИТ – источник с бесконечно большым внутренним сопротивлением - сколько не грузи значение тока в цепи остается постоянным. При этом при КЗ напряжение на выходе источника будет нулевым, а при обрыве для поддержания установленного значения тока будет стремиться к бесконечно большим значениям. На коротких отрезках времени индуктивность в цепи ведет себя подобно ИТ, это свойство индуктивности используется в частности для получения высоковольтных импульсов напряжения, например системе зажигания автомобилей или поддержании стабильного дугового процесса в сварке (индуктивность подобна маховику, его нельзя мгновенно раскрутить – достичь заданного значения тока - ровно как и мгновенно затормозить – скинуть значения тока до нуля). Таким образом, если последовательно с ИН включить индуктивность, то можно наблюдать интересную картину. Муха наблюдая поведение такой связки при сварке определит, что имеет дело с источником тока ( штыковая ВАХ картинка 2), а сварщик наблюдая показания амперметра и вольтметра побьется об заклад, что источник имеет жесткую ВАХ (картинка 1). Собственно, с точки зрения теории сварки это и будет основным критерием позволяющим отличить муху (или высокомудрого ученого) от сварщика-прфессионала. Причем оба правы, просто в одном случае анализ делается на коротких отрезках времени (ДВАХ), а в другом на больших (СВАХ). Известно что для МИГ/МАГ требуется ИН (т.е источник с жесткой или близкой к тому ВАХ). Но если в сварочной цепи нет индуктивности – здоровой чушки под названием дроссель (или ее виртуального математического эквивалента в системе управления современного быстродействующего инвертора) нормально варить такая система не будет ни по какому. Во всяком случае управлять процессом, делать сварку «помягче», «пожеще», с большым валиком, с маленьким и т.д. – невозможно. Все дело в физических свойствах природного явления под названием электрическая дуга и ее ВАХ (картинка 3 в предыдущем послании). Но об этом в следующий раз.

[АВН]

В общем-то интересно,но понятно только благодаря сравнениям.

[vax911]

5. ВАХ дуги в общем виде содержит три участка (картинка 3) . На малых токах нагрев образующегося плазменного канала мал и сопротивление дуги большое, на средних токах напряжение дуги остается постоянным и при изменении тока изменяется мало заметно возрастая лишь при очень больших его значениях. Средний участок и является основным рабочим участком для сварки. Для каждого газа базовое значение напряжения сварочной дуги т.е.при небольших токах и средних значениях длинны дуги - величина постоянная. Для СО2 при атмосферном давлении это 16 В, для аргона 8 В, для гелия 14 В. С ростом тока напряжение дуги растет. Например для СО2 рост составит 4 В на каждые 100А тока. Т.е. при 0А 16 В (условно), при 100А 20В, при 200А 24В, 300А 28В и т.д. Для аргоновой и гелиевой дуги – 5В на 100А. В смеси газов характеристики занимают промежуточное положение в соотношении пропорциональном процентному соотношению газов в смеси. Для сварки под флюсом и покрытыми электродами газовый состав другой но суть дела не меняется, базовое напряжение принято считать примерно 14В а приращение 5А на 100А. При этом надо помнить, что речь выше шла о среднестатистических значениях напряжения. Приближая электрод к детали можно напряжение дуги уменьшить на 20..30%, а отдаляя увеличить на 20…30% (а соответственно изменять и мощность выделяемую дугой в зоне сварки). При наложении ВАХ дуги на ВАХ источника получается пересечение в точке которая и будет соответствовать рабочим параметрам дуги при сварке (например картинки характерные для разных типов источников ММА 4, 5, 6.). Зеленым овалом обозначена область в которой преимущественно «бегает» рабочая точка сварочного процесса при изменении расстояния электрода относительно детали умеренной амплитуды. При колебаниях большой амплитуды с дугой будут, в зависимости от ВАХ источника, происходить интересные явления, которые могут приносить как пользу так и вред, но об этом в следующий раз.

[АВН]

делать сварку «помягче», «пожеще»,

Соответственно и ВАХ при изменении индуктивности будет меняться или всё таки наоборот - ВАХ изменяет "жёсткость" (или "эластичность") дуги?

[vax911]

Соответственно и ВАХ при изменении индуктивности будет меняться или всё таки наоборот - ВАХ изменяет "жёсткость" (или "эластичность") дуги?

Влияет и форма ВАХ и индуктивность. Но для того чтобы четко определить взаимосвязь нужно четко и подробно определиться с терминами, поскольку каждый понимает их по своему иногда противоположным образом. Итак; "жесткость" - это когда ..................., "мягкость" - а это когда ................................... .

[АВН]

Оговорюсь,что это не мои термины."Эластичность" это когда я могу отвести кончик электрода на 15-20 мм (РДС-РАДС) и дуга не гаснет."Мягкость" - валик получается с плавным переходом (ПДГ) к осн.металлу и правильной геометрией или же с глубоким проплавлением и не совсем хорошим формированием - "жесткость".Вот к примеру, недавно ребята от безделья завели спор и вполне удачно варили РДС от источника "KempoWeld 4200".Когда "+" на эл-де,то варит лучше 8-),хотя там вообще-то жёсткая ВАХ...

[vax911]

Говорят человек помнит себя с 4 лет. Одно из первых моих воспоминаний врезавшихся в память - два мужика ремонтируют ворота на подьезде к сельпо, подваривают петли с помощью электрода и двух автомобильных последовательно соединенных аккумуляторов и все. Т.е. при наличии сноровки можно что-то сварить и от не совсем подходящего источника. Делать можно, зарабатывать сложно. ВАХ источника и дуги для этого случая Самое сложное для такого варианта зто зажечь дугу, дальше вполне можно варить, например тройкой, регулироя ток дистанцией между деталью и электродом (при источнике 24В примерно 0т 80 до 160А). При смене полярности изменяется соотношение тепла выделяемого на электроде и детали. На + тепла выделяется на 40% больше, чем на -, это особенность любой дуги на постоянном токе.

[АВН]

А как Вам такое мнение?

на прямой полярности 70% тепла идет на изделие,30% на электрод,на обратной-наоборот

Кстати,к такому же Кемповелду подключали и воздушно-дуговую строжку - работает вполне прилично.

p.s. Первый раз я зажёг дугу от трансформатора,старшие пацаны держали мотоцикл,а я как слабосильный тыркал лектродом.Пробки постоянно выбивало,а тр-р был размером с бабкин сундук - подключили напрямую к деревенской подстанции.Потом директор совхоза вставил и за "кражу" транса с зернотока и за "халявное" электричество.

[tehsvar]

 

 

КСУ спасет мир!

Это единственное, что приходит на ум. Практически любую хар-ку забить можно в него. Ну или в его аналоги. Их сейчас тоже кто только не делает!

[BAN]

Повторю свой вопрос здесь, если никто не возражает. Вы (уважаемые знатоки дуги) могли-бы предложить вариант (способ) сделать жесткой ВАХ для тиг
аппарата, например китайского на 315 ампер, (допустим aurora ironmen 315 ac/dc pulse) для того, чтобы подключив к нему подающее устройство сделать Миг сварку
используя все возможности регулировок этого аппарата, что на тиг - режиме, и пульс и импульс и чтобы на переменке работал, но с жесткой ВАХ? Заранее благодарю.

[LamoBOT]

Вообще только сейчас подумал, что динамическая ВАХ - свойство не дуги, а источника. Дуга вполне статична. А вот собственно процесс сварки включает в себя всякие там поджиги и прочие  переносы капель и чем шустрее эти изменения отрабатывает источник (т.е чем лучше у него динамические характеристики) тем лучше идёт процесс. Чем жирнее дроссель на выходе - тем хуже динамика

@BAN, надо замутить ОС по напряжению.

Изменено 18 января, 2014 пользователем LamoBOT

[vax911]

И вставить в сварочную цепь дроссель, либо подобрать АЧХ ОС для эмуляции дросселя электронным способом.

[vax911]

6. Прошу прощения за получившуюся  длинную паузу, но, чтобы довести тему до конца, продолжу о самом интересном  - взаимосвязи формы ВАХ источника и удобстве и качестве работы сварщика.  

                Напомню виды ВАХ  для ММА на примере которых удобно проиллюстрировать суть дела:

 

Первая картинка описывает «классику жанра» поведение источника с регулировкой тока с помощью  балласта, вторая «старого доброго» тиристорного или простого «без затей»  инверторного источника, третья  - современного профессионального инвертора.

 

     Напомню, синяя кривая – это ВАХ дуги данная нам природой повлиять на нее можно только одним способом  - удалять электрод от детали  - дуга будет длиннее напряжение дуги возрастет – кривая, сохранив форму,  пойдет выше, либо приближать электрод к детали – соответственно напряжение дуги понизится и  синяя кривая будет идти ниже.

Красная кривая – ВАХ источника , а зеленый овал – типовая область пересечения  ВАХ дуги и источника  при нормальном режиме сварки при постоянной или мало меняющейся длинне и, соответственно, напряжении  дуги  (синяя кривая при этом синхронно приподнимается  или опускается).

Три гиперболических кривых – это подсказки  кривые равной мощности, условно Р1, Р2, Р3 (на представленном графике 0,6 кВт,  1,3 кВт  и 2 кВт соответственно (произведение тока на напряжние  в любой точке этих кривых величина постоянная).

Суть происходящего при сварке ММА:  Для получения ровного шва при ВАХ источника первого или второго типа необходимо строго выдержывать постоянную  длину дуги. Увеличение длинны приводит к повышению мощности выделяемой дугой и более интенсивному плавлению электрода  и разбрызгиванию, снижение длинны приводит к снижению мощности выделяемой дугой, остыванию ванны и увеличению риска «залипания» электрода. Для более тонкого управления сваркой  во многих случаях необходимо совершать сложные точно выверенные манипуляции электродом, чем с успехом пользуются высококлассные сварщики, но все равно возможности управления сваркой существенно ограничены.

Источники способные реализовывать более сложные комбинированные ВАХ (например как на третьем рисунке кстати не самую мудреную из возможных) предоставляют большую свободу и удобства в работе, позволяя избегать грубых ошибок  новичкам и быть виртуозным инструментом в руках Мастера.  Работает такая система источник-дуга-сварщик следующим образом.  В нормальной длинне дуги (зеленый овал) все как обычно. При сближении электрода с деталью сверх допустимого (напряжение дуги идет в низ) ток сварки, а соответственно мощность существенно  повышаются, ванна остается горячей, а электрод плавиться быстрее, в результате (при достаточном запасе источника по току) спровоцировать залипание электрода практически не возможно, даже если с силой давить на электрод. При увеличении  длинны (напряжения) дуги  сверх заданного уровня, ток  и мощность дуги быстро падают но остаются достаточными для ее поддержания без обрыва, при этом ванна  охлаждается  и появляется возможность ее эффективно контролировать.

[BAN]

@vax911, Какая модель аппарата РДС наиболее подходит под описание третьей картинки? Спасибо.

[vax911]

Точно по маркам ответить не смогу. Но к этой ВАХ близки инверторы имеющие функцию антистиг. При этом надо иметь в виду, что данная функция полноценно работает, если аппарат на режимах близких к короткому замыканию может выдавать ток не менее 250 А.

[Isperyanc]

 

 

Какая модель аппарата РДС наиболее подходит под описание третьей картинки?

 

 

При увеличении  длинны (напряжения) дуги  сверх заданного уровня, ток  и мощность дуги быстро падают но остаются достаточными для ее поддержания без обрыва

Тут есть один подвох: если надо аккуратно и в кутерьме из тонкостенных трубок, то этот цинус желательно иметь отключаемым, а то дуга на всё кидается при отдалении электрода в сварке в отрыв.  

[SergDemin]

Повторю свой вопрос здесь, если никто не возражает. Вы (уважаемые знатоки дуги) могли-бы предложить вариант (способ) сделать жесткой ВАХ для тиг

аппарата, например китайского на 315 ампер, (допустим aurora ironmen 315 ac/dc pulse) для того, чтобы подключив к нему подающее устройство сделать Миг сварку

используя все возможности регулировок этого аппарата, что на тиг - режиме, и пульс и импульс и чтобы на переменке работал, но с жесткой ВАХ? Заранее благодарю.

Вопрос старый, но отвечу. Это возможно, даже не очень сложно сделать. По крайней мере, жёсткую ВАХ. Только 2 условия есть. Нужна электрическая принципиальная схема аппарата. Производители её даже своим сервисникам не дают.  Нужен определённый уровень знаний и навыков в электронике, чтобы это сделать. В отсутствии такового лучше не пытаться.

Хотя, сама идея хорошая. На мой взгляд гораздо логичнее объединить в одном аппарате TIG и MIG , чем TIG с MMA или MIG с MMA.  У инвертора, под газ деланного, НХХ  маловато для  MMA. Лучше, когда MMA отдельно живёт.

 

Тут есть один подвох: если надо аккуратно и в кутерьме из тонкостенных трубок, то этот цинус желательно иметь отключаемым, а то дуга на всё кидается при отдалении электрода в сварке в отрыв.  

Максимальная длина дуги определяется величиной напряжения холостого хода. Аппаратов с регулируемым НХХ я лично не видел. Обычно его маловато бывает. Ситуация описана довольно экзотичная, хотя бывает. С подобным сталкивался при работе TIG c вентильной горелкой. Дугу срывать тяжело.

Изменено 7 апреля, 2014 пользователем SergDemin

[vax911]

Тут есть один подвох: если надо аккуратно и в кутерьме из тонкостенных трубок, то этот цинус желательно иметь отключаемым, а то дуга на всё кидается при отдалении электрода в сварке в отрыв.  

 

Да подобных вариантов, когда все хорошо, но чего-то не хватает, много и постоянно возникают еще. Но Вы правильно поняли, что форма ВАХ источника и поведение дуги вещи сильно связанные. Действительно, если  начальный участок ВАХ (область малых токов) после начала сварки автоматически снижается по уровню напряжения то дуга "кидаться на все" перестанет, поскольку исчезают условия для ее поддержания. Фактически она погаснет. Но если аппарат сразу после этого быстро восстанавливает первоначальную ВАХ то повторное зажигание, если ванна не успела сильно остыть, происходит без касания  То есть образуется прерывистый режим сварки, которым сварщик управляет по своему усмотрению сообщая аппарату о своих желаниях путем изменения напряжения дуги. Такие алгоритмы существуют и называются адаптивными.Суть их в наличии обратной связи в системе источник-дуга-сварщик, а механизм реализации - изменение формы ВАХ источника во время сварки применительно к условиям и заданному алгоритму. Заранее извиняюсь за академичный стиль повествования, но по другому эти вещи внятно не донести.

[BAN]

@SergDemin, Это обнадеживает, хотя это у меня и не первостепенная задача но на перспективу очень интересно, отдельно подающее думаю тоже согласовать с аппаратом не составит особого труда, как только придет убежденность в состоятельности данной затеи и будут найдены принципы этой доработки, настанет время заняться этим вплотную, а пока остается потихоньку вникать.

Спасибо что делитесь своими знаниями и соображениями!