Установку режимов и параметров сварки выполняют с помощью органов управления, расположенных на передней панели источника.
Тип используемого процесса устанавливают с помощью пятипозиционного переключателя:
1. GTAW - аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. Позволяет легко возбуждать дугу путем касания электродом изделия либо с помощью высокочастотного устройства.
2. СС SOFT - крутопадающая характеристика, «мягкая» дуга. Рекомендуется для ручной дуговой сварки электродами с основным покрытием типа ЕХХ18-ЕХХ28 по AWS;
3. СС CRISP - пологопадающая характеристика, «жесткая» дуга. Используется для ручной дуговой сварки электродами с целлюлозным покрытием типа ЕХХ10-ЕХХ14 по AWS. Данный режим можно также применять для разогрева изделия электрическим током и выполнения теста работоспособности аппарата подачей активных нагрузок.
4. CV FCAW - жесткая характеристика Рекомендуется для механизированной сварки газозащитной или самозащитной порошковой проволокой.
5. CV GMAW - жесткая характеристика Применяется при механизированной сварке сплошной проволокой в защитном газе. Сварку можно вести в режимах переноса металла сериями в процессе коротких замыканий, а также капельного или струйного переноса. При сварочном напряжении ниже 16 В сварку сплошной проволокой в защитном газе рекомендуется выполнять в режиме CV FCAW.
Регулировку выходной мощности во всем диапазоне обеспечивает плавный регулятор Заданные значения напряжения или тока (в зависимости от выбранного режима) индицируются на жидкокристаллическом дисплее. Во время сварки дисплей показывает реальные значения тока или напряжения, измеряемые на выходных клеммах источника. Для выбора индицируемого параметра достаточно установить в необходимое положение специальный тумблер, расположенный рядом с индикатором Для установки правильной полярности измеряемого напряжения используют двухпозиционный переключатель, расположенный на задней стенке корпуса машины.
Источник оснащен специальным регулятором форсирования дуги или индуктивности сварочного контура ArcFcrce / InductanceControl (рис. 9), который применяют во всех указанных сварочных процессах за исключением аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом (GTAW). При крутопадающей вольт-амперной характеристике регулятор изменяет ток короткого замыкания, управляя степенью активности сварочной дуги в момент закорачивания дугового промежутка. Дуга становится «мягкой» при установке регулятора на минимальные значения по относительной шкале. При максимальных значениях давление проплавления) дуги увеличивается, она становится более подвижной. При этом увеличивается разбрызгивание.
При сварке порошковой проволокой рекомендуется устанавливать регулятор в положение, соответствующее максимуму. Для сварки сплошной проволокой в СО2 или смеси газов с большим содержанием СО2 на шкале устанавливают одно из значений верхней половины диапазона. При использовании в качестве защитной среды смеси инертных газов рекомендуется первая половина шкалы.
Источник имеет возможность дистанционного управления путем подачи напряжения на выходные терминалы и регулировки выходной мощности с помощью двух двухпозиционных переключателей установки режима дистанционного управления. Один из них управляет подачей напряжения на выходные клеммы источника. При этом возможны два положения: на клеммах постоянно присутствует потенциал (ручная дуговая сварка штучными электродами, аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом, воздушная строжка) и потенциал подается на клеммы только при нажатии кнопки на горелке (механизированная сварка).
Другой тумблер выбирает режим регулировки выходной мощности, управление которой может происходить либо с помощью регулятора, установленного непосредственно на источнике, либо со специального пульта дистанционного управления Длина стандартных кабелей пульта ДУ составляет 7,6 или 30,2 м. Допускается параллельная работа двух источников для увеличения выходной мощности.
Такое разнообразие режимов и функций предполагает использование источника питания lnvertecV300-1 с большим количеством дополнительного оборудования. Далее рассматриваются примеры наиболее распространенного применения источника.
Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. Для использования вместе с источником разработан специальный блок DC TIG Starter, крепящийся под источником и увеличивающий его высоту на 20 см. При этом полностью сохраняется легкость и удобство при переноске. Блок обеспечивает следующие функции: высокочастотный старт дуги без касания электродом детали; управление подачей инертного газа, фиксированную предварительную подачу и программируемую задержку отключения газа; регулировку спада тока при заварке кратера; выбор двух или четырехшагового сварочного цикла.
Механизированная сварка в цеховых условиях. Источник питания Invertec V300-1 обеспечивает использование практически всех подающих устройств производства TheLincoln Electric Companv. Также возможно подключение подающих механизмов, работающих на переменном токе при 42 или 115 В. Диапазон тока, равный 5-350 А, позволяет использовать проволоку диаметром 0,6-1,6 мм э функция управления индуктивностью - точно подстроить сварочную систему для конкретного применения.
Рисунок 9: а) жёсткие выходные характеристики при различном положении регулятора Inductance Control; б) падающие выходные характеристики при различном положении регулятора ArcForce
Механизированная сварка в монтажных условиях. Для этого рекомендуется применять подающии механизм LN-25, который не требует кабеля управления и питания, а работает при включении в сварочную цепь. Комплект Invertec V300-1/LN-25 зарекомендовал себя при использовании на открытых строительных площадках, стапелях, при проведении ремонтных работ на открытом воздухе, т.е. везде, где требуется максимальная мобильность и транспортабельность.
6. Конструкция сварочного инвертора
Рисунок 10. Внешний вид сварочного инвертора
Сварочные инверторы состоят из нескольких основных блоков. Блок питания обеспечивает стабилизацию входного сигнала. Схема блока основана на многообмоточном дросселе с управлением при помощи транзисторов и накоплением энергии в конденсаторе. Кроме того, в системе управления дросселем применяются диоды. Блок питания располагается отдельно от других блоков и, как правило, отделен от них металлической перегородкой.
Основой сварочного инвертора является силовой блок, который обеспечивает все преобразования от первичного тока, поступающего из блока питания, до выходного сварочного тока. Силовой блок состоит из следующих плат: первичный выпрямитель, инверторный преобразователь, высокочастотный трансформатор и вторичный выпрямитель.
Первичный выпрямитель представляет собой диодный мост, на который подается электрический ток силой не более 40 А (наиболее распространено 25-32 А) напряжением 200-250 В частотой 50 Гц. Инверторный преобразователь представляет собой силовой транзистор мощностью не менее 8 кВт (при токе 32 А) с рабочим напряжением до 400 В. Сигнал с преобразователя выходит частотой до 100 кГц (чаще всего 50-55 кГц).
Высокочастотный трансформатор имеет ленточные обмотки и увеличивает ток до 200-250А при напряжении во вторичной обмотке не более 40 В. Вторичный выпрямитель собирается на базе мощных диодов с рабочим током не менее 250 А на рабочее напряжение до 100 В. Предусмотрено обязательное охлаждение при помощи радиаторов, а также устанавливаются вентиляторы.
Для стабилизации выходного сигнала на выходном плато установлен дроссель.
Блок управления собран на базе задающего генератора или широкоимпульсного модулятора. Если схема собрана на основе генератора, то в его качестве используется микросхема. Помимо нее, на плато управления размещаются резонансный дроссель и резонансные конденсаторы в количестве 6 или 10 штук. Каскадная схема управления обеспечивается трансформатором.
Схемы защиты обычно собраны на плато силового блока для защиты соответствующего элемента. Для защиты от перегрузок используется схема на базе микросхемы 561ЛА7. В системе защиты выпрямителей и преобразователя применяются снабберы на основе конденсаторов К78-2 и резисторов. Тепловая защита элементов силового блока обеспечивается установкой термовыключателей.
7. Преимущества и недостатки сварочного инвертора
инверторный сварочный индуктивный питание
К преимуществам сварочного инвертора можно отнести следующие характеристики:
а) Компактность. В устройстве сварочного инвертора используются высокочастотные трансформаторы, которые имеют гораздо меньший вес и размеры по сравнению с низкочастотными. А так как трансформаторы занимают львиную долю в весе и размерах всего прибора, то применение высокочастотной техники заметно их снижает. Сварочные инверторы имеют небольшие габариты и вес.
б) Стабильная работа - перепады напряжения в сети практически не влияют на работу сварочного инвертора. В нем используются самые современные системы защиты, как от перегрузки, так и от излишнего падения напряжения. Это обеспечивает надежную работу в любых условиях.
в) Стабильная сварочная дуга - полученный от сварочного инвертора ток имеет очень низкую пульсацию. Кроме того, возможна тонкая его регулировка. Поэтому можно получать очень качественную сварочную дугу в зависимости от требований технологии сварки. Даже ветер можно компенсировать и получить качественный сварочный шов!
г) Простая эксплуатация - многие сварочные инверторы имеют режимы для новичка. То есть, человек без опыта сварщика все-таки может с успехом использовать это устройство!
д) Низкий уровень разбрызгивания металла - сварочный шов получается довольно аккуратный. Объем образующегося при сварке шлака и лишнего металла минимален. Это снижает работу по дальнейшей обработке полученного сварочного шва
е) Длинная и короткая дуга - применяется в зависимости от типа свариваемого металла. Сварочный инвертор позволяет легко получить любой вид сварочной дуги. Это делает его довольно универсальным устройством.
ё) Любой тип электродов. Широкий диапазон настроек сварочного инвертора позволяет применять для сварки практически любые электроды - в зависимости от условий процесса и типа металла. Возможно изменение полярности тока на электродах.
ж) Автоматическое отключение. Иногда при длительном использовании на максимальной нагрузке может возникать перегрев сварочного инвертора. В этом случае он просто выключается, не допуская неполадок. Это гарантирует долговечность эксплуатации.
з) Программирование. В случае применения сложной или необычной технологии сварки возможно ее программирование - в современном сварочном инверторе применяется микропроцессорное управление всем процессом и режимами сварки
Все перечисленные достоинства, а это только основные, делают применение сварочного инвертора весьма удобным и выгодным. Его применяют практически везде, где требуется сварка - от бытовой сферы до авиа- и судостроения. У многих автовладельцев он есть дома, ведь цена на сварочный инвертор вполне доступна.
К общим недостаткам инверторного оборудования для сварки металлов следует отнести:
а) Дороговизна ремонта. Инверторное «сердце» - блок IGBT - в стоимостном выражении составляет от 25 до 45 (!) процентов розничной цены аппарата. Выход из строя этого центрального модуля при условии окончании гарантии потребует значительных вложений в восстановление оборудования. Самостоятельно собрать блок IGBT из подсобных микросхем априори не получится, придется покупать фирменное изделие. Более того, некоторые бюджетные сварочные инверторы конструируются на одной-единственной электронной плате. Такая поломка обойдется еще дороже, на уровне 60% от полной цены.
б) Стоимость трансформаторной модели сравнимой с инвертором мощности ниже в несколько раз. Да, трансформатор громоздок, неудобен, брызгает расплавом и плюется окалиной - а маленький-удаленький инвертор малошумен, варит без разбрызгивания, выдает качественные швы, эффективно потребляет электроэнергию и т.д. и т.п.
Но на обзаведение новым аппаратом может просто не хватить средств. Кроме того, привычные трансформаторы или выпрямители при умеренных требованиях к качеству, мобильности и производительности сварки вполне обоснованы и в долгосрочном применении.
в) Условия производства.
Во-первых, насыщенность точной электроникой ограничивает погодное использование. Электронные компоненты чувствительны к сырости и низким температурам. Бюджетные инверторные модели работают значительно хуже уже при первых градусах мороза, представители премиальных брендов от - 15°C. Даже хранение при сильных морозах (в подсобных помещениях или гаражах) негативно сказывается на надежности такого оборудования.
Во-вторых, инверторы чувствительны к запыленности рабочих пространств.
В условиях монтажных работ, при строительстве, на вредном производстве требования постоянно чистить фильтры и продувать защитные решетки обязательны крегулярному исполнению, иначе выход аппарата из строя просто неизбежен.