Яндекс.Метрика

Микроплазма

На сегодняшний день на внутреннем рынке России отечественного сварочного оборудования для микроплазменной сварки практически нет, но присутствуют все мировые производители сварочного оборудования.

Анализ рынка оборудования для микроплазменной сварки.pdf

Все современные сварочные источники для микроплазменной сварки обладают примерно одинаковыми характеристиками и отличаются в основном сервисными функциями, габаритами и сроками доставки. Однако высокая цена такого оборудования сильно сдерживает внедрение его на отечественных предприятиях. В ближайшие годы отечественные производителя сварочного оборудования самостоятельно не начнут производство источников для микроплазменной сварки, так как такие источники требуют больших затрат на разработку, а малая потребность в оборудовании не позволяет получить быструю окупаемость вложенных средств.

Стоимость разрабатываемого нами сварочного оборудования будет примерно в 3-4 раза меньше зарубежных аналогов. Применение разработанных методов контроля позволит снизить брак при производстве изделий, что особенно важно, так как микросварка обычно является заключительной операцией. Источники могут быть использованы при сварке тонкостенных изделий в авиационной, космической, радиоэлектронной, атомной промышленности, при изготовлении изделий медицинского назначения.

Основные технические характеристики

№ п/п Наименование параметра Значение
1 Ток сварки, А 0,1…50
2 Напряжение холостого хода, В 150
3 Рабочее напряжение, В 5-40
4 Тип защитного газа аргон, гелий
5 Расход защитного газа, л/мин 0,2-10
6 Число каналов газа До 3
7

Импульсный режим:

длительность импульсов,

с длительность паузы, с

 

0,02…2

0,02…2

8 Толщина свариваемых деталей, мм 0,05…1
9 Частота контроля параметров, Гц 1…1000
10 Общее время записи параметров, ч, не менее 50
11 Напряжение питания, В 220±15%

 

Требования к источнику сварочного тока для микроплазменной сварки

 

К основным узлам источника сварочного тока (ИСТ) относятся:

– корректор коэффициента мощности (ККМ) и его контроллер;

– инвертор, его контроллер и выходной фильтр канала основной дуги;

– источник тока дежурной дуги;

– осциллятор.

Особенностью функционирования ККМ в составе ИСТ является импульсный характер нагрузки с периодом Tн от 0,1 до 4,0 с, вариациями коэффициента заполнения D от 0,01 до 1,00 и глубиной модууляции, близкой к 100 %. Для снижения вредного влияния на первичную сеть гармоник тока, вызванных импульсно-периодическим характером потребления, представляется целесообразным возложить на ККМ дополнительную функцию буферного накопителя, позволяющего снизить амплитудную модуляцию тока первичной сети, по крайней мере, для малых значений Tн.

На основании требований ТЗ в части первичной сети – (220 ± 33) В базовой топологией ККМ следует признать топологию повышающего преобразователя, как обладающую минимальным количеством компонентов, работающих на высокой частоте.

 

Вид вольт-амперной характеристики (ВАХ) микроплазменной дуги зависит от конструкции плазмотрона и состава газовой смеси. В рабочем диапазоне токов (приблизительно от 5 до 50 А) ВАХ плазмотрона характеризуется положительным дифференциальным сопротивлением (dUд/dIд > 0) и падением напряжения на дуге от 10 до 30 В. В области малых токов – на падающем участке ВАХ дуги – дифференциальное сопротивление отрицательно, напряжение на дуге (при токах порядка 0,1 А) достигает 100 В. Для обеспечения стабильности горения и требуемых технологических свойств дуги плазмотрона в рабочем диапазоне напряжений ВАХ источника сварочного тока (ИСТ) должна быть вертикальной; дифференциальное Rд  должно превышать значение 15 Ом.

ИСТ должен иметь электрические параметры, представленные в таблицах 2, 3  и 4.

Таблица №2   Выходные электрические параметры источника питания канала  основной дуги ИСТ

Параметр Значение
Напряжение холостого хода Uxx, не менее, В 120
Диапазон регулирования сварочного тока Ic, А от 0,1 до 50,0
Статическая погрешность поддержания сварочного тока ΔIc, не хуже, А ±(0,25+ 0,015Ic)
Выходное дифференциальное сопротивление Rд при напряжении на дуге от 5 до 30 В, не менее, Ом 15

 Таблица №3  Параметры импульсно-периодического режима ИСТ 

Параметр Значение
Длительность импульса Tи, с от 0,02 до 2,00
Длительность паузы Tп, с от 0,02 до 2,00
Длительность фронта/спада импульса тока, не более, мс 10
Минимальный ток паузы, А 0,1
Погрешность поддержания амплитуды тока импульса Iи и тока паузы Iп, А ±(0,1 + 0,015Ic)

 

Канал вспомогательной дуги ИСТ должен содержать осциллятор для обеспечения бесконтактного поджига дуги. Канал основной дуги ИСТ и канал вспомогательной дуги должны иметь защиту от КЗ.

В ИСТ необходимо применить комбинированную систему управления: быстропротекающие процессы реализовать средствами аналоговой и импульсной электроники, а «медленные» процессы – средствами микропроцессорной техники. На микропроцессорную систему управления также возлагаются функции передачи данных для документирования процесса сварки на внешние устройства.

Инвертор ИСТ должен быть выполнен по схеме двухтранзисторного прямоходового преобразователя с жесткой коммутацией, резонансным размагничиванием трансформатора и выходным диодным выпрямителем с демпфирующими насыщающимися дросселями.

Выходной фильтр инвертора ИСТ должен быть типа LC. Для обеспечения основных режимов работы ИСТ в фильтре достаточно применить только выходной дроссель. Однако, наличие конденсатора в фильтре позволяет снизить до безопасного уровня выброс напряжения, возникающий при разрыве сварочной цепи, а также уменьшить уровень генерируемых помех. Такая емкость не окажет существенного влияния на процесс стабилизации сварочного тока.

Источник тока дежурной дуги

Требуемые параметры источника дежурной дуги приведены в таблице 4.

Таблица№4  Выходные электрические параметры канала вспомогательной дуги ИСТ 

Параметр Значение
Напряжение холостого хода, Uxx, не менее, В 120
Рабочий ток, Iв, А от 0,1 до 2,0
Погрешность регулировки и поддержания рабочего тока, А ± 0,1

Источник тока дежурной дуги отличается низкими требованиями к погрешности стабилизации тока и малой мощностью, поэтому его можно выполнить по схеме обратноходового одноключевого преобразователя, работающего в режиме свободной генерации, с регулированием по току ключа первичной стороны. Для ограничентя выходного напряжения в режиме холостго хода в трансреактор следует ввести дополнительную фиксирующей обмотку на первичной стороне. Такое схемотехническое решение позволяет упростить узел за счет устранения цепи обратной связи между первичной и вторичной сторонами преобразователя.

Осциллятор канала вспомогательной дуги

Амплитуда напряжения импульса поджига дуги относительно невысока (порядка 3 кВ), что обусловлено малым разрядным промежутком канала вспомогательной дуги плазмотрона и большим содержанием аргона в газовой смеси.

Из-за малой длины кабелей питания (не более 2 метров) длительность импульса поджига может быть снижена до величины от 0,5 до 2,0 мкс.

Величина рабочего тока канала вспомогательной дуги не превышает 2 А, что на два порядка меньше аналогичной величины осцилляторов широкого применения. Это позволяет существенно уменьшить габариты трансформатора поджига.

Перечисленные особенности позволяют применить схему последовательного поджига с двухобмоточным повышающим трансформатором с насыщающимся сердечником. Формирование одиночного импульса поджига осуществляется путем разряда накопительного конденсатора на низковольтную обмотку трансформатора через электронный ключ. Для уменьшения уровня помех следует реализовать регулировку величины энергии импульса поджига путем изменения напряжения на накопительном конденсаторе в диапазоне от 0,5 до 1,0 от номинального значения.

 

Микроплазменная сварка.pdf

 

микроплазменная сварка

 

Микроплазменная сварка

 

микроплазменная сварка

 

Микроплазменная сварка фото

 

Спектр дуги

 

Спектр излучения дуги при микроплазменной сварке

 

Микроплазменная сварка#1

 

Микроплазменная сварка видео#2