第二章-对弧焊电源的基本要求

弧焊电源1第二章对弧焊电源的基本要求焊接工艺要求引弧容易电弧稳定焊接规范稳定规范可调节范围宽满足要求的弧焊电源应具备：适当的外特性调节特性动特性2第二章对弧焊电源的基本要求第一节对弧焊电源外特性的要求第二节对弧焊电源调节性能的要求第三节对弧焊电源动特性的要求3第二章对弧焊电源的基本要求第一节对弧焊电源外特性的要求

一、电源的外特性

二、“电源—电弧”系统的稳定性

三、对弧焊电源外特性曲线的要求

四、弧焊电源外特性形状的种类

4第二章对弧焊电源的基本要求一、电源的外特性弧焊电源——是指对焊接电弧供以电能的装置。电源外特性——在电源内部参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值Uy

与电流稳定值Iy

之间的关系曲线。

常见电源外特性曲线的种类5第二章对弧焊电源的基本要求二、“电源—电弧”系统的稳定性焊接主回路（二次回路）工作点位于电源外特性与电弧静特性两条曲线的交点上。6第二章对弧焊电源的基本要求

系统的稳定性评价包括：1.无外界干扰时，保持电弧与规范稳定电源的外特性与电弧的静特性曲线有交点（稳定工作点）。当外界干扰消失后，自动恢复稳定电弧的能力系统保持稳定的条件：

在工作点上，电弧静特性曲线的斜率必须大于电源外特性曲线的斜率。相应数学表达式为：7第二章对弧焊电源的基本要求电源输出外特性电弧静特性ΔIfΔif图2-3“电源-电弧”系统a)工作状态图b）电流偏差衰减曲线UU0UyUfoIfIwdI12A1B1B1B2B2A0ΔUyΔufΔuya)b)ΔIfotΔIf稳定工作点上电弧静特性曲线的斜率大于电源外特性曲线的斜率UU0UyUfoIfIwdI12A1B1B1B2B2A0ΔUyΔufΔuya)b)ΔIfotΔIf8第二章对弧焊电源的基本要求三、对弧焊电源外特性曲线的要求系统的稳定性要求；焊接工艺参数的稳定；可靠引弧的要求；熔滴稳定过渡的要求；焊工安全的要求。（一）对电源外特性曲线工作区段形状的要求（二）对电源空载电压和稳态短路电流的要求9第二章对弧焊电源的基本要求（一）对电源外特性曲线工作区段形状的要求药皮焊条电弧焊等速送丝的熔化极弧焊变速送丝的熔化极弧焊非熔化极弧焊熔化极脉冲弧焊

对于不同的焊接方法，由于电弧静特性曲线形状的区别，因此对电源外特性曲线形状的要求也有所不同。10第二章对弧焊电源的基本要求药皮焊条电弧焊电弧工作在静特性曲线的水平段。由于是手工操作，弧长易波动，静特性曲线随之作上下平移。当电源外特性曲线为恒流型时电流偏差小，但引弧困难。故选用缓降型较为合适。缓降型11第二章对弧焊电源的基本要求等速送丝控制系统的熔化极弧焊一般用于CO2焊、MIG焊、MAG焊和细丝埋弧焊。所用焊丝直径一般在2mm以下，因此电弧静特性为上升形状，电源外特性要求为平特性类型，电弧自身调节作用强。12第二章对弧焊电源的基本要求变速送丝控制系统的熔化极弧焊一般用于埋弧焊（焊丝直径3mm以上），电弧静特性是平的，电源要求为下降型

外特性。由于弧长变化时电弧自身调节作用不强，因此利用弧压反馈调节送丝速度。13第二章对弧焊电源的基本要求非熔化极弧焊包括钨极氩弧焊和钨极等离子弧焊，电弧静特性为平的或略上升的，由于非熔化极电弧没有自调节功能，因此一般采用恒流特性电源以减少电流偏差。IU电弧静特性电源外特性14第二章对弧焊电源的基本要求熔化极脉冲弧焊采用等速送丝控制系统与平特性电源，充分利用系统的自身调节作用。维弧阶段与脉冲阶段分别工作于两条平的外特性上。但最好采用具有双阶梯型外特性电源。15第二章对弧焊电源的基本要求（二）对电源空载电压U0

的要求为满足引弧、稳弧性能要求，希望U0

高一些从经济性、安全性考虑，需要U0

低一些一般弧焊电源的U0

取值：1.交流弧焊电源取U0

≥（1.8～2.25）Uf

手弧焊：55～70V

埋弧焊：70～90V2.直流弧焊电源：

U0下限比相应交流电源降低约10V。16第二章对弧焊电源的基本要求Iwd

过小引弧与熔滴过渡困难（三）对电源稳态短路电流Iwd

的要求

Iwd

过大焊条过热，药皮脱落，飞溅大最好采用恒流带外拖特性的电源。一般取：U电源外特性电弧静特性IwdIf17第二章对弧焊电源的基本要求四、弧焊电源外特性曲线的种类弧焊电源外特性形状的分类及应用范围外特性下降特性图形特性应用范围垂直下降特性或恒流特性图形近1/4椭圆缓降特性运行区段近直线又称缓降特性运行区段内横流带外拖钨极氩弧焊、非熔化极等离子弧焊焊条电弧焊变速送丝埋弧焊粗丝气保护焊焊条电弧焊埋弧焊粗丝CO2焊焊条电弧焊18第二章对弧焊电源的基本要求外特性平特性双阶梯外特性图形特性应用范围恒压特性上升特性双阶梯外特性等速送丝气保护焊细丝埋弧焊等速送丝的细丝气体保护焊熔化极脉冲弧焊19第二章对弧焊电源的基本要求第二节对弧焊电源调节性能的要求通过对弧焊电源外特性的调节，来适应不同焊件对焊接工艺规范的不同需求。

一、弧焊电源的调节性能

二、弧焊电源的可调参数电源参数调节的具体方法在以后章节中分别介绍。20第二章对弧焊电源的基本要求一、弧焊电源的调节性能在右图所示“电源—电弧”系统达到稳定状态时，各参数间关系表达式为：电

源U0If图2-2“电源-电弧”系统电路的示意图Uf可见：电弧电压或焊接电流的调节可通过改变电源的空载电压U0或回路的等效阻抗Z来实现。L即：通过改变电源的外特性来实现对焊接参数的调节。21第二章对弧焊电源的基本要求UoIoUIUfU0I1I2I3I4I5a)b)改变等效阻抗时的外特性

a）下降外特性b）平外特性I1I2I3电弧静特性用于手弧焊用于等速送丝气体保护焊Z1>Z2>Z3>Z4>Z522第二章对弧焊电源的基本要求用于埋弧焊稳弧性能在小电流下欠佳UoIa)下降外特性oUb)平外特性I图2-11改变空载电压U0时的外特性U01U02U03U01U02U03考虑到引弧及焊工安全要求，空载电压的可调节范围较窄。23第二章对弧焊电源的基本要求图2－12改变U0

和Z的外特性用于手弧焊。电流可调节范围宽，在小电流时稳弧、引弧性能较好。能否通过改变电弧的静特性来调节焊接规范？24第二章对弧焊电源的基本要求二、弧焊电源的可调参数

1.弧焊方法的负载特性

2.弧焊电源的参数可调节范围

3.弧焊电源的技术参数25第二章对弧焊电源的基本要求焊接方法的负载特性是根据生产经验

规定的工作电压（包括电弧电压与焊接回路电缆上的压降）与工作电流之间的关系。负载特性一般为缓升的直线

。1.弧焊方法的负载特性26第二章对弧焊电源的基本要求按国标规定，有关焊接方法的负载特性有：手弧焊与粗丝埋弧焊：

Uw＝20＋0.04IfMIG/MAW焊与细丝埋弧焊:

Uw＝14＋0.05If

TIG焊:

Uw＝10＋0.04IfIfUw不同焊接方法的负载特性曲线TIG焊细丝熔化极弧焊手弧焊粗丝埋弧焊27第二章对弧焊电源的基本要求2.弧焊电源的参数可调节范围弧焊电源的参数可调节范围是选购弧焊电源时的重要依据。该范围是根据各种焊接方法的负载特性与电源的输出外特性综合考虑确定的.对弧焊电源调节范围的要求

0.20≤If/Ie≤1.0(熔化极)

0.10≤If/Ie≤1.0（TIG)示意图见图2－13、2－14。28第二章对弧焊电源的基本要求

3.弧焊电源的技术参数空载电压U0负载持续率（暂载率）

考虑到连续工作时，由于电源温度上升所带来的破坏而规定的负载持续率。其算式为：

常见的负载持续率有35％、60％与100％。额定电流Ie

规定负载持续率下的所允许使用的最大电流（以保证回路温升在许可范围内）。

实际工况下所允许的工作电流：(FS为实际负载持续率）29第二章对弧焊电源的基本要求第三节对弧焊电源动特性的要求电源的动特性：是指电弧负载状态发生突然变化时，弧焊电源输出电压与电流的响应品质。弧焊电源的动特性表示了电源对负载瞬变的适应能力。

电弧负载状态的变化与熔滴过渡类型有关。电源动特性对短路过渡的熔化极电弧焊（如CO2、手弧焊）非常重要，而其余弧焊方法对动特性无特殊要求。弧焊电源的动特性取决于自身结构和参数。随着电子控制、数字化控制技术的发展，现在几乎能够根据焊接过程需要对电源动特性进行任意控制。30第二章对弧焊电源的基本要求手弧焊对动特性的要求空载至短路，瞬时短路电流与稳定短路电流之比：

Isd

/Iwd

≤2.5负载至短路，瞬时短路电流峰值对负载电流之比：

Ifd

/If

≤2.531第二章对弧焊电源的基本要求CO2焊对动特性的要求2.空载电压恢复速度要足够快1.要限制短路电流增长速度焊丝直径（mm)0.81.21.6短路电流增长速度（kA•s-1)50~15040~13020~7532第二章对弧焊电源的基本要求熔滴喷射过渡熔滴喷射过渡熔滴颗粒状过渡熔滴短路过渡熔滴过渡动画演示33第二章对弧焊电源的基本要求1，2—电源外特性当弧长波动时，利用平特性电源产生较大的电流偏差，来恢复原有的弧长。这种特性称之为电弧自身的调节作用。3，4—电弧静特性(L3>L4)

34第二章对弧焊电源的基本要求常见弧焊电源的外特性曲线IU下降型IU垂降型IU平特性不同弧焊方法，需要不同的电源外特性。35第二章对弧焊电源的基本要求36第二章对弧焊电源的基本要求滴状过渡喷射过渡短路过渡37第二章对弧焊电源的基本要求恒流带外拖外特性示意图a)倾斜线外拖b)阶梯状外拖U(V)38第二章对弧焊电源的基本要求本章结束39第二章对弧焊电源的基本要求第二章思考与练习弧焊工艺应具备哪些实用要求？这些要求反映在弧焊电源性能的哪些方面？什么叫电源的外特性？弧焊电源的外特性与普通电源相比有什么不同？何谓“电源——电弧”系统的稳定工作点？稳定工作点存在的条件是什么？药皮焊条电弧焊、钨极氩弧焊分别要求什么形状的电源外特性？为什么？40第二章对弧焊电源的基本要求等速送丝的CO2气体保护焊对弧焊电源的外特性