Устройство и принцип работы источников разнополярных импульсов

Для повышения стойкости вольфрамового электрода, улучшения качества шва за счет катодного распыления окисной пленки на свариваемом изделии из алюминиевых сплавов и повышения проплавления шва целесообразно применять процесс сварки с разнополярными импульсами. Такой процесс может быть осуществлен oт источников И126 с индуктивными накопителями энергии (рис. 5.21.). В состав источника вхо­дят два автономных источника постоянного тока: регулируемые выпрямители G1 и G2; индуктивные накопители - дроссели L1 и L2; разделительные диоды VD1 и VD2; тиристорный коммутатор VS1, VS2 и коммутирующий конденсатор С. Выпрямитель G1 с накопителем L1 питает дугу током прямой полярности по цепи G1-L1-дуга-VD2-VS2-G1, а выпрямитель G2 с накопителем L2 питает дугу током обратной полярности по цепи G2-L2-дуга-VD1-VS1-G2.

Рис. 5.21. Источник разнополярных импульсов И126: а – силовая часть схемы; б - ток в накопителе L1; в – ток в накопителе L2; г – сварочный ток

Рассмотрим процессы в источнике в различные интервалы времени (рис.5.21,б). В момент t₁ система управления открывает тиристор VS1, дроссель L1 начнет накапливать электромагнитную энергию благода­ря нарастанию тока i_L1, путь которого показан на схеме сплошной линией. В этот же момент t₁ включается тиристор VS2. Но дроссель L2 стремится поддержать убывающий ток i_L2 , отдавая ранее накопленную энергию. При этом дроссель L2 питает дугу током обратной полярности по цепи, показанной пунктирной линией. Од­новременно он заряжает конденсатор С согласно полярности, указанной на схеме. В интервале времени t₂- t₃ в момент t₂ система управления откроет тиристор VS2. Тиристор VS1 закроется разрядом коммутирующего конденсатора С по цепи +C-VS2-VS1-C. С момента t₂ дроссель L2 начинает накапливать, а дроссель L1 возвращать энергию, поддерживая ток в дуге прямой полярности и перезаряжая конденсатор С до момента t₃ , когда процессы в источни­ке снова повторятся.

Таким образом, ток в дуге имеет форму разнополярных импульсов (рис.5.21,г). Длительность импульсов прямой и обратной полярности задается системой управления независимо друг от друга и регулиру­ется в интервале 0,004-0,015 с. Ток обоих импульсов независимо и плавно настраивается выпрямителями G1 и G2. Обычно ток и время импульса обратной полярности назначается небольшим, но достаточным для эффективной очистки поверхности детали (катодное распыление). В начале каждого импульса благодаря скачку тока в накопителе создаётся высокая ЭДС самоиндукции, обеспечивающая надежное повторное зажигание дуги. Поэтому такие источники не нуждаются в импульсном стабилизаторе дуги. Форме импульса тока близка к прямоугольной, так как накопители работают в режиме неполного разряда. В рассмотренной схеме накопитель соединен со своим выпрямителем последовательно. В отличие от параллельной схемы, дуга питается суммарной ЭДС накопителя и выпрямителя, что позволяет снизить их мощность и габариты.

Благодаря высокой электромагнитной инерции накопительный ток импульса при колебаниях напряжения дуги практически не меняется, и крутопадающая внешняя характеристике источника формируется параметрически. Для начального зажигания дуги источник комплектуется осциллятором параллельного включения G3 с фильтром высокой частоты. Система, управления обеспечивает плавное нарастание тока в начале и спаде в конце сварки, а также импульсную модуляцию тока для сварки пульсирующей дугой.

Источники с индуктивными накопителями энергии могут генериро­вать и униполярные импульсы для сварки пульсирующей дугой различных металлов кроме алюминиевых.

Установка УДГЧ-251, созданная на основе трансформаторного ин­вертора, имеет в своем составе тиристорно-транзисторный коммутатор, с помощью которого генерируются прямоугольные разнополярные импульсы с частотой от 30 до 159 имп/с. Длительность импульсов прямой полярности и обратной плавно регулируется в пределах от 30 до 70% от длительности периода. Если преобладает полупериод прямой полярности, увеличивается проплавление основного металла. Если преобладает импульс обратной полярности, то улучшается очистка поверхности алюминиевых деталей за счет катодного распыления оксидной пленки.