De belangrijkste soorten lasmachines

Het bevestigen van onderdelen door middel van lassen en hardsolderen is gebaseerd op één principe: het gieten van de te verbinden elementen met gesmolten metalen. Alleen bij het solderen worden laagsmeltende lood-tinsoldeersels gebruikt en bij het lassen dezelfde metalen waarvan de gelaste constructies zijn gemaakt.

Fysische wetten die werken bij lassen

Om een ​​metaal van een normale vaste toestand naar een vloeibare toestand over te brengen, moet het worden verwarmd tot een zeer hoge temperatuur, hoger dan het smeltpunt. Elektrische lasmachines werken volgens het principe van het genereren van warmte in een draad wanneer er een elektrische stroom doorheen gaat.

In de eerste helft van de 19e eeuw werd dit fenomeen gelijktijdig beschreven door twee natuurkundigen: de Engelsman James Joule en de Rus Emil Lenz. Ze bewezen dat de hoeveelheid warmte die in een geleider wordt gegenereerd recht evenredig is met:

1. het product van het kwadraat van de passerende stroom;

2. elektrische weerstand van het circuit;

3. belichtingstijd.

Om de hoeveelheid warmte te creëren die in staat is om metalen onderdelen met een stroom te laten smelten, is het noodzakelijk om deze te beïnvloeden met een van deze drie criteria (I, R, t).

Alle lasmachines gebruiken boogcontrole door de waarde van de stroom te wijzigen. De overige twee parameters worden geclassificeerd als additioneel.

Soorten stroom voor lasmachines

Idealiter is een elektrische stroom met een constante tijd, die kan worden opgewekt uit bronnen zoals oplaadbare batterijen of chemische batterijen of speciale generatoren, het meest geschikt om de onderdelen en het naadgebied gelijkmatig te verwarmen.

Het op de foto getoonde schema wordt in de praktijk echter nooit toegepast. Er is aangetoond dat het een stabiele stroom vertoont die een vloeiende, perfecte boog kan maken.

Elektrische lasmachines werken op wisselstroom met een industriële frequentie van 50 hertz. Tegelijkertijd zijn ze allemaal gemaakt voor langdurig veilig werk van de lasser, wat de installatie van een minimaal potentiaalverschil tussen de gelaste onderdelen vereist.

Voor een betrouwbare ontsteking van de boog is het echter noodzakelijk om een ​​spanningsniveau van 60 ÷ 70 volt te handhaven. Deze waarde wordt genomen als de startwaarde voor het werkcircuit terwijl 220 of 380 V wordt geleverd aan de ingang van het lasapparaat.

Wisselstroom voor lassen

Om de voedingsspanning van de elektrische installatie te verlagen tot de werkwaarde van lassen, worden krachtige step-down transformatoren gebruikt met de mogelijkheid om de stroomwaarde aan te passen. Aan de uitgang creëren ze dezelfde sinusvorm als in het elektriciteitsnet. En de harmonische amplitude voor boogverbranding wordt veel hoger gecreëerd.

Het ontwerp van lastransformatoren moet aan twee voorwaarden voldoen:

1.beperking van kortsluitstromen in het secundaire circuit, die, afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden, vrij vaak voorkomen;

2. stabiele verbranding van de ontstoken boog die nodig is voor de werking.

Voor dit doel zijn ze ontworpen met een externe volt-ampère-karakteristiek (VAC) die een steile daling heeft. Dit wordt gedaan door de dissipatie van elektromagnetische energie te vergroten of door een smoorspoel - een spoel met inductieve weerstand - in het circuit op te nemen.

In oudere ontwerpen van lastransformatoren wordt de methode van het schakelen van het aantal windingen in de primaire of secundaire wikkeling gebruikt om de lasstroom aan te passen. Deze omslachtige en dure methode heeft zijn nut overleefd en wordt niet gebruikt in moderne apparaten.

In eerste instantie is de transformator ingesteld om maximaal vermogen te leveren, wat wordt aangegeven in de technische documentatie en op het typeplaatje van de doos. Om vervolgens de bedrijfsstroom van de boog aan te passen, wordt deze op een van de volgende manieren verminderd:

• aansluiten van een inductieve weerstand op het secundaire circuit. Tegelijkertijd neemt de helling van de I - V-karakteristiek toe en neemt de amplitude van de lasstroom af, zoals weergegeven in de bovenstaande foto;

• verandering in de toestand van het magnetische circuit;

• thyristorschakeling.

Methoden om de lasstroom aan te passen door inductieve weerstand in het secundaire circuit te introduceren

Lassen transformatorendeze werken volgens dit principe zijn van twee soorten:

1. met een soepel stroomregelsysteem vanwege de geleidelijke verandering van de luchtspleet in de inductieve magnetische draad;

2. met stapsgewijze omschakeling van het aantal windingen.

Bij de eerste methode bestaat het inductieve magnetische circuit uit twee delen: een stationair deel en een beweegbaar deel, dat wordt bewogen door de rotatie van de bedieningshendel.

Bij de maximale luchtspleet wordt de grootste weerstand tegen de elektromagnetische stroom en de kleinste inductieve weerstand gecreëerd, wat de maximale waarde van de lasstroom oplevert.

De volledige benadering van het bewegende deel van het magnetische circuit naar het stationaire deel vermindert de lasstroom tot de laagst mogelijke waarde.

Stappenregeling is gebaseerd op het gebruik van een beweegbaar contact om een ​​bepaald aantal wikkelingen trapsgewijs te schakelen.

Voor deze inductanties is het magnetische circuit heel, onafscheidelijk gemaakt, wat het algehele ontwerp enigszins vereenvoudigt.

Een methode voor stroomregeling gebaseerd op het veranderen van de geometrie van het magnetische circuit van de lastransformator

Deze techniek wordt uitgevoerd met behulp van een van de volgende methoden:

1. door het gedeelte bewegende spoelen op een andere afstand van de stationair gemonteerde spoelen te verplaatsen;

2. Door de positie van de magnetische shunt in het magnetische circuit aan te passen.

In het eerste geval wordt de lastransformator gecreëerd met verhoogde inductantiedissipatie vanwege de mogelijkheid om de afstand tussen de wikkelingen van het primaire circuit, stationair in het gebied van het onderste juk, en de beweegbare secundaire wikkeling te veranderen.

Het beweegt door handmatige rotatie van de handgreep van de stelas, die werkt volgens het principe van een spindel met een moer. In dit geval wordt de positie van de vermogensspoel door een eenvoudig kinematisch diagram overgebracht naar een mechanische indicator, die is ingedeeld in delen van de lasstroom. De nauwkeurigheid is ongeveer 7,5%.Voor betere metingen is in de secundaire kring een stroomtransformator met ampèremeter ingebouwd.

Bij de minimale afstand tussen de spoelen wordt de hoogste lasstroom gegenereerd. Om het te verminderen, is het noodzakelijk om de bewegende spoel opzij te verplaatsen.

Dergelijke constructies van lastransformatoren veroorzaken tijdens bedrijf grote radiostoringen. Daarom bevat hun elektrische circuit capacitieve filters die elektromagnetische ruis verminderen.

Hoe de beweegbare magnetische shunt aan te zetten

Een van de versies van het magnetische circuit van zo'n transformator wordt weergegeven op de onderstaande foto.

Het werkingsprincipe is gebaseerd op het manoeuvreren van een bepaald deel van de magnetische flux in de kern door de opname van een regellichaam met een spindel.

Lastransformatoren bestuurd door de beschreven methoden zijn gemaakt met magnetische kernen gemaakt van elektrische staalplaten en spoelen van koper- of aluminiumdraden met hittebestendige isolatie. Voor langdurig gebruik zijn ze echter gemaakt met de mogelijkheid van een goede luchtuitwisseling om de gegenereerde warmte in de omringende atmosfeer te verwijderen, daarom hebben ze een groot gewicht en afmetingen.

In alle gevallen heeft de lasstroom die door de elektrode vloeit een variabele waarde, wat de uniformiteit en kwaliteit van de boog vermindert.

Gelijkstroom voor lassen

Thyristor circuits

Als twee tegengesteld geschakelde thyristors of één triac zijn aangesloten na de secundaire wikkeling van de lastransformator, via de stuurelektroden, van waaruit het stuurcircuit wordt gebruikt om de openingsfase van elke halve cyclus van de harmonische aan te passen, dan wordt het mogelijk om verlaag de maximale stroom van het stroomcircuit tot de waarde die vereist is voor specifieke lasomstandigheden.

Elke thyristor laat alleen de positieve halve golf van de stroom van de anode naar de kathode door en blokkeert de doorgang van zijn negatieve helft. Met feedback kunt u beide halve golven regelen.

Het regellichaam in het regelcircuit stelt het tijdsinterval t1 in waarin de thyristor nog gesloten is en zijn halve golf niet passeert. Wanneer op tijdstip t2 stroom wordt toegevoerd aan het circuit van de stuurelektrode, gaat de thyristor open en gaat een deel van de positieve halve golf, gemarkeerd met een «+»-teken, er doorheen.

Wanneer de sinusoïde een nulwaarde passeert, sluit de thyristor, deze zal geen stroom door zichzelf laten gaan totdat een positieve halve golf zijn anode nadert en het stuurcircuit van het faseverschuivingsblok een commando geeft aan de stuurelektrode.

Op het moment t3 en T4 werkt de op de teller aangesloten thyristor volgens het reeds beschreven algoritme. Dus in de lastransformator die een thyristorcircuit gebruikt, wordt een deel van de huidige energie onderbroken op de tijdstippen t1 en t3 (er wordt een pauze zonder stroom gecreëerd), en de stromen die in de intervallen t2 en t4 vloeien, worden gebruikt voor lassen.

Ook kunnen deze halfgeleiders in een primaire lus worden geïnstalleerd in plaats van in het elektrische circuit. Dit maakt het gebruik van thyristors met een lager vermogen mogelijk.Maar in dit geval converteert de transformator de afgesneden delen van de halve golven van de sinusgolf, gemarkeerd met de tekens «+» en «-«.

De aanwezigheid van een stroomloze pauze tijdens de onderbrekingsperioden van een deel van de huidige harmonischen is een tekortkoming van het circuit, wat de kwaliteit van de boogverbranding beïnvloedt. Het gebruik van speciale elektroden en enkele andere maatregelen maken het mogelijk om het thyristorcircuit met succes te gebruiken voor lassen, dat een vrij brede toepassing heeft gevonden in constructies genaamd lassen gelijkrichters.

Diode schakelingen

Eenfasige lasgelijkrichters met laag vermogen hebben een brugaansluitschema dat is samengesteld uit vier diodes.

Het creëert een vorm van gelijkgerichte stroom die de vorm aanneemt van continu afwisselende positieve halve golven. In dit circuit verandert de lasstroom niet van richting, maar fluctueert alleen in grootte, waardoor rimpelingen ontstaan. Deze vorm behoudt de lasboog beter dan een thyristorvorm.

Dergelijke apparaten kunnen extra wikkelingen hebben die zijn aangesloten op de bedrijfswikkelingen van de stroomregeltransformator. De waarde wordt bepaald door een ampèremeter die is aangesloten op een gelijkgericht circuit via een shunt of sinusoïdaal - via een stroomtransformator.

Het brugplan van Larionov

Het is ontworpen voor driefasige systemen en werkt goed met lasgelijkrichters.

De opname van diodes volgens het schema van deze brug maakt het mogelijk om spanningsvectoren aan de belasting toe te voegen op een zodanige manier dat ze een eindspanning U uit creëren, die wordt gekenmerkt door kleine rimpelingen en, volgens de wet van Ohm, een boog vormt stroom van een vergelijkbare vorm op de laselektrode. Het ligt veel dichter bij de ideale vorm van gelijkstroom.

Kenmerken van het gebruik van lasgelijkrichters

Gelijkgerichte stroom maakt in de meeste gevallen het volgende mogelijk:

• het is veiliger om de boog te ontsteken;

• zorgt voor een stabiele verbranding;

• creëer minder spatten van gesmolten metaal dan lastransformatoren.

Dit breidt de mogelijkheden van lassen uit, stelt u in staat om op betrouwbare wijze roestvrijstalen legeringen en non-ferrometalen te verbinden.

Inverterstroom voor lassen

Lasomvormers zijn apparaten die stapsgewijze omzetting van elektriciteit uitvoeren volgens het volgende algoritme:

1. industriële elektriciteit 220 of 380 volt wordt gewijzigd door een gelijkrichter;

2. de opkomende technologische geluiden worden afgevlakt door middel van ingebouwde filters;

3. de gestabiliseerde energie wordt omgezet in een hoogfrequente stroom (10 tot 100 kHz);

4. de hoogfrequente transformator verlaagt de spanning tot de waarde die nodig is voor een stabiele ontsteking van de elektrodeboog (60 V);

5. De hoogfrequente gelijkrichter zet de elektriciteit om in gelijkstroom voor het lassen.

Elk van de vijf trappen van de omvormer wordt automatisch bestuurd door een speciale transistormodule van de IGBT-serie in feedbackmodus. Het besturingssysteem op basis van deze module behoort tot het meest complexe en dure onderdeel van de lasinverter.

De vorm van de gelijkgerichte stroom die door de omvormer voor de boog wordt gecreëerd, benadert praktisch een perfecte rechte lijn. Hiermee kunt u meerdere soorten lassen op verschillende metalen uitvoeren.

Dankzij de microprocessorbesturing van de technologische processen die plaatsvinden in de omvormer, wordt het werk van de lasser enorm vergemakkelijkt door de introductie van hardwarefuncties:

• hot start (Hot start-modus) door automatisch de stroom te verhogen aan het begin van het lassen om het starten van de boog te vergemakkelijken;

• anti-stick (Anti Stick-modus), wanneer de elektrode de te lassen onderdelen raakt, neemt de waarde van de lasstroom af tot waarden die er niet voor zorgen dat het metaal smelt en aan de elektrode blijft kleven;

• arc forceren (Arc force-modus) wanneer grote druppeltjes gesmolten metaal van de elektrode worden gescheiden wanneer de booglengte wordt verkort en er kans is op vastplakken.

Met deze functies kunnen zelfs beginners kwaliteitslassen maken. Inverter-lasmachines werken betrouwbaar bij grote schommelingen in de ingangsnetspanning.

Inverter-apparaten vereisen een zorgvuldige behandeling en bescherming tegen stof, dat, indien toegepast op elektronische componenten, hun werking kan verstoren, kan leiden tot verslechtering van de warmteafvoer en oververhitting van de structuur.

Bij lage temperaturen kan er condens ontstaan ​​op de printplaten van de modules. Dit leidt tot schade en storingen. Omvormers worden daarom opgeslagen in verwarmde ruimtes en werken er niet mee tijdens vorst of neerslag.