Источники для плазменной сварки

Ранее для плазменной сварки цветных и черных металлов и сплавов серийно выпускались установки УПС-301 и УПС-501, которые комплектовались серийными универсальными источниками питания общепромышленного назначения, соответственно ВДУ-301 и ВДУ-504-1. В настоящее время для плазменной сварки, наплавки и напыления разработаны и промышленно выпускаются большое число специализированных установок типов УПС, УПН, УПНС, УПВ, УПО и др. Конструктивно наиболее типичными из них являются установки типа УПНС.

Рассмотрим устройство установки УПНС-304 (рис. 6.27). Она предназначена для сварки большинства металлов сжатой дугой прямой полярности и для сварки алюминиевых сплавов дугой обратной полярности как в непрерывном, так и импульсном режиме. В состав установки входит порошковый питатель и насадка на плазматрон, позволяющие выполнять плазменную наплавку. Установка также может использоваться для аргоно-дуговой сварки свободной (несжатой) дугой. Ее источник питания имеет автоматический выключатель QF, магнитный пускатель К, понижающий трехфазный трансформатор Т, силовой блок выпрямления V4–V9, блок выпрямления дежурной дуги V1–V3 с балластными реостатами, переключатель диапазонов 5 и блок поджигания с возбудителем G.

а)

б) в)

Рис. 6.27. Упрощенная схема (а) и внешние характеристики (б, в) установки УПНС‑304

В диапазоне больших токов (315 А) основная дуга «электрод–деталь» питается от вторичных обмоток Т.2, соединенных треугольником, и полууправляемой трехфазной мостовой схемы, собранной из диодов V4–V6 и тиристоров V7–V9. Крутопадающие внешние характеристики (рис. 6.27, б) формируются тиристорами за счет обратной связи по току. Диапазон малых токов (18 А) обеспечивается после переключения S благодаря включению в цепь силового блока выпрямления балластного реостата R2. Получаемые при этом характеристики показаны на рис. 6.27, в. Сглаживание сварочного тока осуществляется в обоих диапазонах фильтром V10, L1. Однако при большом угле управления тиристоров сглаживание оказывается неэффективным, поэтому дополнительно используется подпитка, которую по совместительству обеспечивает блок питания дежурной дуги. В этом случае вторичные обмотки Т.2 и Т.3 образуют треугольник с продолженными сторонами, что приводит к увеличению напряжения холостого хода. Выпрямляется ток подпитки трехфазной мостовой схемой из диодов V1–V6, а крутопадающая характеристика формируется балластными реостатами R1, R2 (пунктирная линия на рис. 6.27, в).

Зажигание дуги выполняется возбудителем по цепи G–С1–С2–L2–сопло–электрод–G, после чего появляется ток дежурной дуги в цепи VI, V2, V3–R1–R2–R3–L2–сопло–электрод–G–L1–V4, V5, V6. В момент касания потоком плазмы поверхности изделия возникает основная дуга «электрод–деталь», ее ток нарастает плавно в течение до 1 с. В конце сварки предусмотрено плавное снижение тока. Модуляция тока при сварке пульсирующей дугой осуществляется с помощью тиристоров V7–V9.

Близкий принцип действия имеют источники питания, входящие в состав установок УПН-303-1 для механизированной плазменной наплавки, УПВ-301 – для плазменной сварки и наплавки, а также УПО-302 – для сварки, напыления, наплавки и химического упрочнения.

Для плазменной сварки можно также использовать специализированный источник типа ВСВУ, конструкция которого рассмотрена в 6.1.

Подобное устройство имеет и выпрямитель ВПН-630, входящий в состав установки для плазменного напыления УПУ-8М.