Transcript Gyártástechnológia I-3

Műszaki Alapozó és
Gépgyártástechnológia Tanszék
Gépészmérnöki szak
Gyártástechnológia I.
(hegesztés)
3.előadás:
Kézi ívhegesztő áramforrások fő jellemzői, működési elvük
előadó: Dr. Szigeti Ferenc
főiskolai tanár
Kézi ívhegesztő áramforrások fő jellemzői, működési
elvük
 Az ívhegesztő áramforrások feladata: ív gyújtása, folyamatos
fenntartása, ívhossz-változásokhoz igazodó feszültség ingadozások mellett.
A hegesztő ív stabilitása az ívköz fizikai jellemzőin kívül nagymértékben
függ az áramforrás statikus és dinamikus tulajdonságaitól, ez indokolja
az ív és az áramforrás üzemi viszonyának együttes vizsgálatát.
 Az ívhegesztő áramforrások jellemzői:
- gépkarakterisztika,
- névleges áramterhelhetőség (munkaáram,Im),
- rövidzárlati áramerősség (Ir),
- üresjárati feszültség (Uo),
- bekapcsolási idő (X).
Gépkarakterisztika
Gépkarakterisztika: az áramforrás által
szolgáltatott áramerősség és feszültség
összetartozó értékeit mutatja meg.
 A hegesztő áramforrásnak
szolgáltatnia kell:
- az ívgyújtáshoz szükséges feszültséget,
- az ív folyamatos fenntartásához
szükséges feszültségingadozásokat.
 Hegesztéskor az ívhossz állandósága
nem biztosítható: l ↑, Rív↑; l ↓, Rív ↓.
 Ív stabil, ha ,,l” változásait nem követi
,,I” változása (fordítottan arányos!)
 Hegesztés közben lív változik l1 és l2 között;
 Követelmény az áramforrással szemben: lív
változásától függetlenül közel állandó Iív-t
szolgáltasson!
 Megvalósítható: ha lív változásával Uív széles
határok között változik: - a gépkarakterisztika a
munkaáramnál függőleges; eső jellegű!
- gépkarakterisztika
meredeksége ↑; ΔI↓ (a Δl-hez tartozó)
nő az ívstabilitás
 A meredeken eső jelleggörbe előnye:
 rövidzárási áram közel van a munkaáramhoz:
- nem hevül túl a gép és az elektródahuzal, nem
válik le a bevonat,
- ΔI szükséges, ne ragadjon az elektróda (Ir-Im),
- kézi ívhegesztő eljáráshoz legmegfelelőbb
karakterisztika.
 Követelmény még:a megfelelő gyújtófeszültség
(üresjárási fesz.) < 80-100V – balesetveszély!
Bekapcsolási idő (jele: X [%])
 X megmutatja: a gép mennyire terhelhető; a hegesztéssel eltöltött idő
(tM) és a teljes ciklusidő (tc) viszonya.
tM
X
100 [%];
tc
ahol tc= tM + tsz
tc: ciklusidő [perc], szabvány szerint 10 perc
tM: munkaidő [perc]
tsz: szünetidő [perc]
 A megengedhető áramerősség szakaszos üzemre: Ip
Ip  It
100
X%
Ip
It
2
2
100

X%
X: az a %-ban megadott időtartam, ameddig a hegesztőgép 10 perc
időtartamon belül a megadott kimenő teljesítménnyel túlmelegedés
nélkül terhelhető.
I. Transzformátorok
Elektromágneses indukció törvénye: Ha egy vezetővel mágnese erővonalakat
metszünk, akkor a vezetőben feszültség indukálódik. Az indukált feszültség
nagysága egyenesen arányos az időegység alatt metszett erővonalak
számával.
 A transzformátor elve: (pl. váltóáramú elektromágnessel létrehozott) mozgó
mágneses térbe helyezett tekercsben a mágneses tér mozgási ritmusának
(frekvenciájának) megfelelő frekvenciájú feszültség indukálódik.
 A transzformátor áttétele:
U1 I 2 n1
 
U 2 I1 n 2
 Hegesztőtranszformátor: a hálózati váltóáramot hegesztésre alkalmas eső
karakterisztikájú váltóárammá alakítja (az eső karakterisztikát azáltal érik el,
hogy a szekunder áramkör szórási reaktanciáját növelik).
1.A mágneses erővonalak szóródásával
szabályozható hegesztő transzformátor:
 ,,I” állítása a mágneshíd elmozdításával történik: a szekunder tekercsen
áthaladó mágneses erővonalak száma (térerősség) csökken a légrésen
történő erővonal-szóródás miatt → indukált áram ↓.
 Karakterisztika:
 Üresjárati feszültség: a mágneshíd állásától független, a
transzformátor áttétel, n1/n2 határozza meg.
 Mágneshíd felemelt állapotában: az erővonal-szóródás maximális;
→ a jelleggörbe meredeken eső.
 Mágneshíd zárt állapotában: erővonal-szóródás nincs → a
jelleggörbe enyhén eső.
 Jelleggörbék kellő meredekségűek, Δlív → kis ΔI
 Az eső gép-karakterisztika: a primer és a szekunder tekercsekben
folyó áramok ellentétes irányú mágneses tere hozza létre! Isz (Iheg) ↑
→szekunder tekercs mágneses tere lerontja a primer tekercsét Ua ↓.
1.A mágneses erővonalak szóródásával
szabályozható hegesztő transzformátor:
2. Mágneses sönt alkalmazása
 A mágneses erővonalak részben a szekunder tekercs vastestén,
részben az állítható mágneshídon záródnak. Légrés ↓ →
erővonalak a mágneshídon záródnak, gyengül a szekunder
tekercset gerjesztő fluxus, Iszek ↓.
3. Primer tekercs menetszámának változtatásával
szabályozható hegesztő transzformátor
 A primer tekercs menetszámának változtatásával változik a
transzformátor: - áttétele → üresjárati feszültsége,
- szekunder oldali áramerősség
 Az áttételváltozás kiküszöbölésére: fojtótekercs beépítése:
fojtótekercsek menetszámának arányos növelésével a primer
térerősség kompenzálható → állandó gyújtófeszütség biztosítható
 Hátrányuk: kisebb hatásfok, hegesztőárammal átjárt
fojtótekercsen hőveszteség lép fel.
4. Mozgó szóróoszlopos hegesztőtranszformátor
 Szabályozás: a középső oszlop mágneskeretből történő
kihúzásával történik;
 A szóróoszlop betolva: a mágneses erővonalakat a szekunder
tekercstől eltéríti, Isz ↓
 A szóróoszlop kihúzva: Isz ↑
5. Egyéb megoldások:
a, változtatható ellenállás szekunderköri beiktatásával
Iheg vált.
b, primer tekercs szekunderhoz való közelítésével,
távolításával
A hegesztőtranszformátorok előnyei:
 A váltakozó áramú hegesztés előnye: Al-ötvözet hegesztése:
fordított polaritás: oxidhártya felszakad,
egyenes polaritása: megfelelő (mély) beolvadás.
 Egyszerű felépítés, nincs mozgó (forgó) alkatrész, kezelése,
karbantartása egyszerűbb, zajtalanul működnek; nem kell
figyelni a polaritásra;
 Egyfázisú (230V-os) kisméretű, hordozható kivitelük olcsó,
előszeretettel használják kisebb gépjavító műhelyek is, de: kis
teljesítmény, X alacsony: ~25%, bázikus elektródával nem
hegeszthető
 Nem keletkezik az ív környezetében mágneses fúvás, íve
nem hajlik el, mint a fordított polaritású egyenáramú ív
(katódfolt!).
A hegesztőtranszformátorok hátrányai:
 A hálózati feszültség-ingadozásra érzékenyek:
→ primer feszültség csökkenés esetén a hegesztőív könnyen
kialszik,
→ primer feszültség növekedés esetén: I↑, leolvadás
felgyorsul → lív↑, Rív↑ → ív megszakad,
→ elektronikus működésű feszültség-stabilizátorral →az ív
stabilabb lesz (bonyolultabb, drágább, lehet a dinamónál).
 a váltóáramú ív kevésbé stabil, mint az egyenáramú →
bázikus elektródát nem lehet leolvasztani;
 a váltakozó feszültség (70-90 V-os tartományban) az emberi
szervezetre veszélyesebb, mint az egyenáram gyújtó
feszültsége → tartályban trafóval nem szabad hegeszteni.
II. A hegesztő-egyenirányítók
A hegesztő-egyenirányítók fő részei:
- három fázisú transzformátor
- egyenirányító egység
- szabályozó (vezérlő) kör
1. Háromfázisú hegesztő-egyenirányító:
- A szabályozást félszabályozott háromfázisú híddal végzik
(tirisztorok);
- A legnagyobb teljesítmény teljesen nyitott tirisztorokkal érhető el;
- Terheléskor: a söntön Ih folyik, amelyet a tirisztor vezérlő áramkör
(elektronika) összehasonlít az előre beállított értékkel → eltérés: a
tirisztorok gyújtási szögét úgy változtatja, Ifőáramkör = Iszükséges
- A hegesztő a gépen a hegesztési folyamat előtt beállítja a
jelleggörbét, hegesztés közben nem lehet a beállított adatokon
változtatni.
2.Teljesítménytranzisztoros szabályozású hegesztőegyenirányító
 A beavatkozás a hegesztési folyamat közben is lehetséges: a
változást a folyamatban → érzékelő észleli, összehasonlítja a
mért értéket a beállítottal, eltérés esetén beavatkozik;
 A hegesztési adatok 1%-os pontossággal tarthatók!
 Függőleges és vízszintes jelleggörbe is beállítható! (többcélú!)
3. Frekvencia-átalakítós (inverteres) egyenirányító
 A hálózati feszültséget dióda egyenirányítja;
 A frekvenciaváltó (inverter) az egyenirányított feszültséget
középfrekvenciás (20…100kHz) lüktetőfeszültséggé alakítja;
 A lüktetőfeszültséget transzformálja;
 Egyenirányítás diódával, simítás fojtótekerccsel →
hegesztéshez egyenfeszültséget kapunk;
 η így is jobb (többszöri átalakítás ellenére), mint a
hagyományos áramforrásé, cos φ ≈ 1;
 Az inverteres áramforrás tömege – a nagy frekvencia →
kisebb tömegű vasmag miatt → lényegesen kisebb (1/10-ed
része a hagyományos áramforrásénak!)
III. Generátorok
Generátorok: gyártásuk és alkalmazásuk az anyaggal és az
energiával való fokozott takarékosság, a környezetvédelmi és
ergonómiai szempontok miatt egyre inkább háttérbe szorul.