根据电弧焊理论,电弧之所以能维持燃烧,主要原因是在焊丝的熔化过程中存在着自动调节过程。对高质量要求的焊缝来说,仅依靠电弧的自身调节作用是不够的。目前,大多数埋弧焊机都采用了“强迫调节”方式,这种方式是依靠外力改变送丝速度,使弧长在受扰动时“强迫”弧长恢复。
电弧强迫调节系统,一般是采用电弧电压Ua作为反馈的变速送丝调节系统(采用电弧电压的原因是,它能间接反映出电弧长度而又容易取出)。图1为电弧电压反馈送丝调节系统的原理框图。
这是一个闭环控制系统。电弧电压采样,与给定值比较后的差值经放大去控制送丝电机,最后调节电弧的长度。其调节过程可用图2来说明。
设电弧的原始工作点为a点,由于扰动弧长升高使工作点变化到b点,相应的电弧电压由Ua升到Ub,这一变量反馈到系统中,送丝电机加快输送焊丝,使弧长降低,工作点恢复到a点。反之,扰动使弧长变低(至c点)时,系统调节焊丝输送速度变慢,使弧长升高到原长度。
1 电路分析
自动埋弧焊机电气控制结构原理框图见图3。电路实际弧压反馈式送丝自动调节系统、小车调速控制及起动与停止控制3大部分。
1.1 弧压反馈式送丝系统
该系统的组成为图3虚线框内部分,其中包括“指令电压” 、“采样” 、“比较” 、“换向” 、“特性控制” 、“触发”及晶闸管主电路等。该部分的电气原理图如图4所示。
焊丝工作过程
按照焊机的一般工作要求,焊丝在起动前必须先调整到与工件微接触短路状态(空载起弧时,先慢送丝,使空载刮擦后产生微接触).焊丝与工件短路时,电弧电压为零.之后送丝系统会控制送丝电机进行下面的工作过程:快速反抽起弧---弧压升高,反抽速度逐步减慢下送---弧压继续升高至稳定值,送丝速度逐步增加至V送=V熔.
1.1.2 信号处理
电路中,"指令电压"、“采样”与“比较”等部分为信号处理环节。电位器RP*1输出电弧电压手指令值UgoUa为电压实际值,通过电阻R3、R4、R
、及二极管VD6组成的“采样”电路将Ua转换成反馈信号Ufo指令电压Ug与反馈电压Uf在RP*1﹑R4及VC、VD19、R6等组成的电路中“比较”即反向叠加后,在a、b点及c、d点输出2种信号Uab与Ucd。Uab﹑Ucd同Ug﹑Ua的关系如图五所示。
1.1.3 换向电路
该电路的作用是当焊丝在反抽起弧结束转入到送丝焊接时,由继电器K4切换送丝电机方向。晶体管V2﹑V1的作用是将Uba信号放大,驱动K4动作。在起弧开始阶段,“比较电路”中Ug>UfoUba为“+”,V1导通V2截至,K4处于释放状态,K4常闭触头接通送丝电机电枢回路,送丝电机转向为抽丝状态。随着电弧电压的建立,Uf升高并逐步抵消Ug,Uba亦随之减小至零。这时V1因无基极电流而截至,V2导通,K4吸合,电机得主电路由K4常闭触点转为常开触点接通,电机电枢电压方向改变,转向随着改变,使焊丝转入下送状态,正常焊接时Uf>Ug,Uba为负,K4维持在吸合状态。