手工电弧焊设备

第四章手工电弧焊设备

手工电弧焊设备包括交流电弧焊机、旋转直流电弧焊机和整流电弧焊机，统称为电焊机或焊接电源。当前随着焊接技术的进步，首先表现在焊接电焊面焊接电源。当前随着大力功率电子器件的发展，焊接电源也不断更新换代。国外早已淘汰了笨重、耗能大的旋转直流电弧焊机，普及了硅整流焊接电源。

本章主要介绍对电焊机的要求，典型交、直流、硅整流电焊机的工作原理、特点、结构和各类电焊机的维护及故障排除。

第一节对电焊机的基本要求

对手工电弧焊机的基本要求是保证电弧能够稳定地燃烧，因为电弧燃烧的稳定与否直接关系到能否获得优质的焊接接头。为了正确地选择、按装、使用和维护焊接电源，在斜述对电焊机的基本要求前，首先介绍焊接电源标牌或说明书中常用的一些名词术语的含义。

输入电压指焊接电源的输入电压，通常为220／380V。输入电压也称初级电压。

频率指输入电流的频率。

焊接回路指焊接电源输也的焊接电流流经焊件的导电回路。

空载电压电弧未引燃时，焊接电源输出端的电压即空

载电压。

电弧电压电弧两端（两电极）之间的电压降。

引弧电压能使电弧引燃的最低电压。

功率因数在电工学上，功率因数等于有功功率和视在功率之比，用cosɑ表示，ɑ为电流和电压相位差（角度）。焊接电源的发热损耗和电弧燃烧时所用的电功率称为有功功率；在焊接电源初级端输入的交流电的有效电流强度舒值和有效电压值乘积称为视在功率。对于电焊工来说，功率因数可理解为电弧的功率与焊接电源输入端的输入功率之比。焊接的功率因数越高越好。

负载持续率负载持载持续率是指焊接电弧燃烧时间占整个工作周期的百分比。一般手工电弧焊时，工作周期规定为5min。负载持续率可用下式计算：

负载持续率＝×100％

额定负载持续率是为了衡量焊接电源的能力而限定的负载持续率。我国生产的手工电弧焊机的额定负载持续率绝大多数都限定这50％～65％。

额定焊接电流在额定负载持续率下允许使用的最大焊接电流即额定焊接电流。当焊接电源的实际负载持续与额定负载持续率不同时，在实际负载持续率下的许用焊接电流可按下式计算：

I＝

式中 I――许用焊接电流；

――额定焊接电流。

额定工作电压焊接电流为额定电流时相对应的电弧电压。

额定输入电流当焊接电源输出为额定值时，网路输入到焊接电源的电流值。应根据该值选择电焊机的熔断器保险丝。

额定输入容量当焊接电源输出为额定值时，网路输入至焊接电源的电流与电压的乘积为额定输入容量，以KV·A 为单位。

额定输出功率焊接电源在输出为额定值时的功率，以KW为单位，即额定焊接电流与额定工作电压的乘积。

短路电流电极与焊件接触时的电流称为短路电流。对于手工电弧焊来说，短路电流约为焊接电流的1.25～2倍。

电流调节范围在电弧电压等于电弧工作电压条件下，电流可以调节的范围。

为了使电弧稳定燃烧，对电焊机有以下基本要求：

一、具有陡降的外特性

所谓焊接电源的外特性是指焊接电源的焊接电流与输出的电压之间的对应关系。这种对应关系用曲线表示时，就把

该曲线称为焊接电源的外特性曲线。

在第二章第一节中叙述了电弧的静特性及静特性曲线。电弧的静特性指电弧长度固定不变和电弧燃烧稳定的情况下，经实际测定电弧电压与焊接电流之间的关系。电弧的静特性与普通电阻两端电压和通过电阻的电流之间的关系（电阻特性）有着显著的不同，详见图4－1。

为了达到焊接电弧中引弧到稳定燃烧这一目的，要求手工电弧焊焊接电源按照电弧静特性的一定规律来供给电压和电流。根据上述要求，手工电弧焊焊接电原采用了具有陡降外特地性的焊接电源，详见图4－2焊接电源的陡降外特性曲线。陡降外特性的焊接电源具有以下基本特点：

a 电阻特性

b 电弧静特性

图4－1电阻特性与电弧静特性的比较

（一） 空载电压高 手工电弧焊时，电弧稳定燃烧时的工作电压为20～30V ，而焊条引弧电压要求在50V 以上。手工电弧焊焊接电源空载电压一般为55～90V 可以满足引弧要求。

（二） 可以提供电弧稳定燃烧所需要的电压 电弧引电压

V

燃以后，电弧稳定燃烧电压低于引弧电压，但电流逐渐增加至工作电流时，具有陡降外特性的焊接电源的输出电压是随着输出电压是随着输出电流的增加而降低的，使输出电压等于电弧工作电压。

图4－2 焊接电源的陡降外特性曲线

1、普通照明电源平直外特性曲线

2、焊接电源陡降外特性曲线

3、电弧燃烧的静特性曲线

4、电弧燃烧点

（三）、弧长变化时，焊接电流变化要小 焊接电流对焊缝成形的影响最大。虽然弧长发生变化，电弧电压也随之产生变化，即电弧的静特性发生改变，但只要焊接电源电源的外特性曲线越陡降，电流变化的就越小，从而在实际焊接中能适应弧长的变化，满足电弧稳定燃烧和焊缝成形良好的要求。

（四）、允许短时间短路 具有陡降外特性的焊接电源短路时，短路电流通常不会大于额定电流的两倍。因此，短时间的短路不会使焊接电源被烧毁。

二、具有良好的动特性

在焊接过程中，电焊机的负荷总是不断地变化。引弧时先是焊条与工件短路，随后将焊条拉开；焊接的过程中焊条金属熔滴往熔池过渡，发生短路，接着电弧又拉长等，均会引起电焊机的负荷发生急剧的变化。由于在焊接回路中总有一定的感抗，使得电焊机的输出电流和电压不可能迅速地依照外特性曲线来变化，而要经过一定时间后才能在外特性曲线上的某一点稳定下来。上述性能称为电焊机的动特性。

如果电焊机的动特性不好，则该电焊机的使用性能也不好。使用动特性良好的电焊机焊接，容易引弧，在焊接过程中的电弧长度变化时不容易熄弧，飞溅渐较少。这时电焊机工会明显地感到焊接过程“平静”，电弧“柔软”。如果使用动特性不好的电焊机焊接，在引弧时电焊条很容易粘在工件上，当焊条拉开的距离稍大，电弧就拉断；在焊接的过程中电弧偶尔拉长，就容易熄弧，飞溅也较严重。

第二节交流手工电弧焊机

交流手工电弧焊机也称为交流手工电弧焊变压器即交流电焊机，是的工电弧焊焊接电源中最简单的一类，具有成本低、效率高、使用可靠、维修容易等优点。

交流电焊机是一种特殊的降压变器，具有陡降的外特性。为保证外特性陡降及交流电弧稳定燃烧，在电源内部奕有较大的感抗。为了能够调节电流，电焊机的感抗值可以通过改变动铁芯或动动绕组的位置，或调节铁芯的磁饱和程度