Els principals tipus de màquines de soldadura

La subjecció de peces mitjançant soldadura i soldadura es basa en un principi: abocar els elements a unir amb metalls fosos. Només quan es solden, s'utilitzen soldadures de plom-estany de baixa fusió, i quan es solden, els mateixos metalls dels quals estan fetes les estructures soldades.

Lleis físiques que operen en soldadura

Per transferir un metall d'un estat sòlid normal a un estat líquid, cal escalfar-lo a una temperatura molt elevada, superior al seu punt de fusió. Les màquines de soldadura elèctriques funcionen segons el principi de generar calor en un cable quan hi passa un corrent elèctric.

A la primera meitat del segle XIX, aquest fenomen va ser descrit simultàniament per dos físics: l'anglès James Joule i el rus Emil Lenz. Van demostrar que la quantitat de calor generada en un conductor és directament proporcional a:

1. el producte del quadrat del corrent que passa;

2. resistència elèctrica del circuit;

3. temps d'exposició.

Per crear la quantitat de calor capaç de fondre peces metàl·liques amb un corrent, cal influir-hi amb un d'aquests tres criteris (I, R, t).

Totes les màquines de soldadura utilitzen el control de l'arc canviant el valor del corrent que flueix. Els dos paràmetres restants es classifiquen com a addicionals.

Tipus de corrent per a màquines de soldadura

Idealment, un corrent elèctric de temps constant, que es pot generar a partir de fonts com piles recarregables o bateries químiques o generadors especials, és el més adequat per escalfar uniformement les peces i la zona de la costura.

Tanmateix, l'esquema que es mostra a la foto mai s'utilitza a la pràctica. S'ha demostrat que mostra un corrent estable que pot produir un arc suau i perfecte.

Les màquines de soldadura elèctriques funcionen amb corrent altern amb una freqüència industrial de 50 hertzs. Al mateix temps, tots es creen per a un treball segur i a llarg termini del soldador, que requereix la instal·lació d'una diferència de potencial mínima entre les peces soldades.

Tanmateix, per a l'encesa fiable de l'arc, cal mantenir un nivell de tensió de 60 ÷ 70 volts. Aquest valor es pren com a valor inicial per al circuit de treball, mentre que 220 o 380 V es subministra a l'entrada de la màquina de soldadura.

Corrent altern per a la soldadura

Per reduir la tensió de subministrament de la instal·lació elèctrica al valor de treball de la soldadura, s'utilitzen potents transformadors reductors amb la capacitat d'ajustar el valor actual. A la sortida, creen la mateixa forma sinusoïdal que a la xarxa elèctrica. I l'amplitud harmònica per a la crema de l'arc es crea molt més alta.

El disseny dels transformadors de soldadura ha de complir dues condicions:

1.limitació dels corrents de curtcircuit al circuit secundari, que, segons les condicions de funcionament, es produeixen amb força freqüència;

2. combustió estable de l'arc encès necessari per al funcionament.

Amb aquesta finalitat, estan dissenyats amb una característica externa de volt-ampere (VAC) que té una caiguda pronunciada. Això es fa augmentant la dissipació de l'energia electromagnètica o incloent una bobina de resistència inductiva al circuit.

En els dissenys més antics de transformadors de soldadura, s'utilitza el mètode de commutació del nombre de voltes al bobinatge primari o secundari per ajustar el corrent de soldadura. Aquest mètode laboriós i costós ha sobreviscut a la seva utilitat i no s'utilitza en dispositius moderns.

Inicialment, el transformador està configurat per oferir la màxima potència, que s'indica a la documentació tècnica i a la placa d'identificació de la caixa. Aleshores, per ajustar el corrent de funcionament de l'arc, es redueix d'una de les maneres següents:

• connectar una resistència inductiva al circuit secundari. Al mateix temps, el pendent de la característica I — V augmenta i l'amplitud del corrent de soldadura disminueix, tal com es mostra a la foto de dalt;

• canvi en l'estat del circuit magnètic;

• circuit del tiristor.

Mètodes d'ajust del corrent de soldadura mitjançant la introducció de resistència inductiva en el circuit secundari

Transformadors de soldaduraaquests treballs sobre aquest principi són de dos tipus:

1. amb un sistema de control de corrent suau a causa del canvi gradual de l'espai d'aire dins del cable magnètic inductiu;

2. amb commutació pas a pas del nombre de bobinatges.

En el primer mètode, el circuit magnètic inductiu està format per dues parts: una estacionària i una altra mòbil, que es mou mitjançant la rotació del mànec de control.

A l'entrefer màxim, es crea la major resistència al flux electromagnètic i la menor resistència inductiva, que proporciona el valor màxim del corrent de soldadura.

L'acostament total de la part mòbil del circuit magnètic a l'estacionari redueix el corrent de soldadura al valor més baix possible.

La regulació de passos es basa en l'ús d'un contacte mòbil per canviar un nombre determinat de bobinatges per etapes.

Per a aquestes inductàncies, el circuit magnètic es fa sencer, inseparable, cosa que simplifica lleugerament el disseny general.

Un mètode de regulació de corrent basat en canviar la geometria del circuit magnètic del transformador de soldadura

Aquesta tècnica es realitza mitjançant un dels mètodes següents:

1. movent la secció de bobines mòbils a una distància diferent de les bobines muntades estacionàries;

2. Ajustant la posició de la derivació magnètica dins del circuit magnètic.

En el primer cas, el transformador de soldadura es crea amb una dissipació de la inductància augmentada a causa de la possibilitat de canviar la distància entre els bobinatges del circuit primari, estacionaris a la regió del jou inferior, i el bobinatge secundari mòbil.

Es mou a causa de la rotació manual del mànec de l'eix d'ajust, que funciona segons el principi d'un cargol amb una femella. En aquest cas, la posició de la bobina de potència es transfereix mitjançant un diagrama cinemàtic senzill a un indicador mecànic, que es gradua en divisions del corrent de soldadura. La seva precisió és d'un 7,5%.Per a millors mesures, s'incorpora un transformador de corrent amb un amperímetre al circuit secundari.

A la distància mínima entre les bobines, es genera el corrent de soldadura més alt. Per reduir-lo, cal moure la bobina mòbil cap al costat.

Aquestes construccions de transformadors de soldadura creen grans interferències de ràdio durant el funcionament. Per tant, el seu circuit elèctric inclou filtres capacitius que redueixen el soroll electromagnètic.

Com encendre la derivació magnètica mòbil

Una de les versions del circuit magnètic d'aquest transformador es mostra a la foto següent.

El principi del seu funcionament es basa en la maniobra d'una determinada part del flux magnètic al nucli gràcies a la inclusió d'un cos d'ajust amb un cargol.

Els transformadors de soldadura controlats pels mètodes descrits es fabriquen amb nuclis magnètics fets de làmines d'acer elèctric i bobines de cables de coure o alumini amb aïllament resistent a la calor. No obstant això, per a un funcionament a llarg termini, es creen amb la possibilitat d'un bon intercanvi d'aire per eliminar la calor generada a l'atmosfera circumdant, per tant tenen un gran pes i dimensions.

En tots els casos considerats, el corrent de soldadura que flueix per l'elèctrode té un valor variable, la qual cosa redueix la uniformitat i la qualitat de l'arc.

Corrent continu per soldadura

Circuits de tiristors

Si dos tiristors connectats oposadament o un triac es connecten després de l'enrotllament secundari del transformador de soldadura, a través dels elèctrodes de control, des dels quals s'utilitza el circuit de control per ajustar la fase d'obertura de cada mig cicle de l'harmònic, llavors és possible reduir el corrent màxim del circuit de potència al valor requerit per a condicions específiques de soldadura.

Cada tiristor passa només la mitja ona positiva del corrent de l'ànode al càtode i bloqueja el pas de la seva meitat negativa. La retroalimentació us permet controlar les dues mitges ones.

El cos regulador del circuit de control estableix l'interval de temps t1 durant el qual el tiristor encara està tancat i no passa la seva mitja ona. Quan es subministra corrent al circuit de l'elèctrode de control en el temps t2, el tiristor s'obre i una part de la mitja ona positiva, marcada amb el signe «+», hi passa.

Quan el sinusoide passa per un valor zero, el tiristor es tanca, no passarà corrent per si mateix fins que una mitja ona positiva s'acosti al seu ànode i el circuit de control del bloc de desplaçament de fase doni una ordre a l'elèctrode de control.

En el moment t3 i T4, el tiristor connectat al comptador funciona segons l'algorisme ja descrit. Així, en el transformador de soldadura que utilitza un circuit de tiristor, part de l'energia actual s'interromp en els moments t1 i t3 (es crea una pausa sense corrent), i els corrents que flueixen en els intervals t2 i t4 s'utilitzen per a la soldadura.

A més, aquests semiconductors es poden instal·lar en un bucle primari més que en el circuit elèctric. Això permet l'ús de tiristors de menor potència.Però en aquest cas, el transformador convertirà les parts tallades de les mitges ones de l'ona sinusoïdal, marcades amb els signes «+» i «-«.

La presència d'una pausa sense corrent durant els períodes d'interrupció d'una part dels harmònics de corrent és un defecte del circuit, que afecta la qualitat de la combustió de l'arc. L'ús d'elèctrodes especials i algunes altres mesures permeten utilitzar amb èxit el circuit del tiristor per a la soldadura, que ha trobat una aplicació força àmplia en estructures anomenades rectificadors de soldadura.

Circuits de díodes

Els rectificadors de soldadura monofàsica de baixa potència tenen un diagrama de connexió de pont muntat a partir de quatre díodes.

Crea una forma de corrent rectificat que pren la forma de semiones positives alternades contínuament. En aquest circuit, el corrent de soldadura no canvia la seva direcció, sinó que només fluctua en magnitud, creant ondulacions. Aquesta forma manté l'arc de soldadura millor que una forma de tiristor.

Aquests dispositius poden tenir bobinatges addicionals connectats als bobinats de funcionament del transformador de regulació de corrent. El seu valor està determinat per un amperímetre connectat a un circuit rectificat mitjançant una derivació o sinusoïdal, mitjançant un transformador de corrent.

L'esquema del pont de Larionov

Està dissenyat per a sistemes trifàsics i funciona bé amb rectificadors de soldadura.

La inclusió de díodes segons l'esquema d'aquest pont permet afegir vectors de tensió a la càrrega de manera que creen una tensió final U out, que es caracteritza per petites ondulacions i, segons la llei d'Ohm, forma un arc. corrent de forma similar a l'elèctrode de soldadura. Està molt més a prop de la forma ideal de corrent continu.

Característiques de l'ús de rectificadors de soldadura

El corrent rectificat en la majoria dels casos permet:

• és més segur encendre l'arc;

• garanteix la seva combustió estable;

• crear menys esquitxades de metall fos que els transformadors de soldadura.

Això amplia les possibilitats de soldadura, permet connectar de manera fiable aliatges d'acer inoxidable i metalls no fèrrics.

Inversor de corrent per a soldadura

Els inversors de soldadura són dispositius que realitzen la conversió pas a pas de l'electricitat segons el següent algorisme:

1. l'electricitat industrial de 220 o 380 volts es canvia mitjançant un rectificador;

2. es suavitzen els sorolls tecnològics derivats mitjançant filtres incorporats;

3. l'energia estabilitzada s'inverteix en un corrent d'alta freqüència (de 10 a 100 kHz);

4. el transformador d'alta freqüència redueix la tensió al valor necessari per a l'encesa estable de l'arc d'elèctrode (60 V);

5. El rectificador d'alta freqüència converteix l'electricitat en corrent continu per soldar.

Cadascuna de les cinc etapes de l'inversor està controlada automàticament per un mòdul de transistors especial de la sèrie IGBT en mode de retroalimentació. El sistema de control basat en aquest mòdul pertany a l'element més complex i car de l'inversor de soldadura.

La forma del corrent rectificat creat per l'arc per l'inversor és pràcticament propera a una línia recta perfecta. Permet realitzar múltiples tipus de soldadura en diferents metalls.

Gràcies al control del microprocessador dels processos tecnològics que tenen lloc a l'inversor, el treball del soldador es veu molt facilitat per la introducció de funcions de maquinari:

• inici en calent (mode d'arrencada en calent) augmentant automàticament el corrent al començament de la soldadura per facilitar l'inici de l'arc;

• antiadherent (mode antiadherent), quan l'elèctrode toca les peces a soldar, el valor del corrent de soldadura disminueix a valors que no fan que el metall es fongui i s'enganxi a l'elèctrode;

• forçament d'arc (mode de força d'arc) quan es separen grans gotes de metall fos de l'elèctrode quan la longitud de l'arc s'escurça i hi ha la possibilitat d'enganxar-se.

Aquestes característiques permeten fins i tot als principiants fer soldadures de qualitat. Les màquines de soldadura inverter funcionen de manera fiable amb grans fluctuacions en la tensió de la xarxa d'entrada.

Els dispositius inversors requereixen una manipulació acurada i protecció contra la pols, que, si s'aplica als components electrònics, pot interrompre el seu funcionament, provocar un deteriorament de la dissipació de calor i un sobreescalfament de l'estructura.

A baixes temperatures, pot aparèixer condensacions a les plaques dels mòduls. Això provocarà danys i mal funcionament. Per tant, els inversors s'emmagatzemen en habitacions climatitzades i no funcionen amb ells durant les gelades o les precipitacions.