13.6 Relația „V-I” pentru sursele de putere de sudare

Un arc este generat între electrod și piesa de prelucrat prin alimentarea cu tensiune joasă și curent ridicat de la sursa de alimentare. Puterea pentru arc este furnizată de diferite surse, cum ar fi transformator, generator electric, alternator acționat de un motor diesel sau un motor electric, diode solid-state, redresoare controlate cu siliciu (SCR), tiristoare și invertoare. Eficiența sursei de putere de sudare este determinată de caracteristicile sale de ieșire statice și dinamice. Caracteristicile statice de ieșire sunt măsurate în condiții de stare staționară. Caracteristicile dinamice de ieșire sunt determinate prin măsurarea unor variații tranzitorii de foarte scurtă durată, cum ar fi 0,001 s, ale tensiunii și curentului de ieșire în arc. Efecte tranzitorii în sudarea cu arc apar în timpul (i) pornirii arcului, (ii) modificarea lungimii arcului, (iii) transferul metalului topit la piesa de prelucrat și (iv) modul de sudare AC.

Pentru a descrie caracteristici statice se folosește un set de curbe de relație tensiune-curent (V-I) de ieșire. În ceea ce privește relația statică V-I, diferite tipuri de putere sursa sunt utilizate, (i) curent constant (CC), (ii) tensiune constantă (CV), și (iii) CC și CV combinate.

Fig. 4 Curbe caracteristice V-I de curent constant

Surse de putere cu ieșire de curent constant (CC).

Curba tipică de ieșire V-I pentru o sursă de alimentare cu curent constant (CC) este prezentată în Fig. 4. Asemenea surse sunt numite și surse de putere scăzătoare din cauza pantei de coborâre a curbelor V-I. Acest mod de ieșire este în general preferat pentru mașini de sudat manuale, cum ar fi sudarea manuală cu arc metalic (MMAW) sau sudare în gaz cu arc de tungsten (GTAW).

Variația curentului este mică odată cu modificarea tensiunii arcului; ca urmare, rata de topire a electrodului ar rămâne destul de constantă cu o schimbare a lungimii arcului ceea ce este avantajos pentru procesul de sudare cu electrozi consumabili. Astfel de surse de putere sunt preferate în procesele de sudare ce folosesc electrozi consumabili relativ mai groși care uneori se pot lipi de piesa de prelucrat sau cu electrozi de tungsten neconsumabili unde atingerea electrodului în timpul loviturii arcului poate duce la deteriorarea electrodului dacă variațiile curentului sunt mari.

Surse de putere de ieșire cu tensiune-constantă (CV).

Curba V-I tipică pentru o sursă de energie cu tensiune constantă (CV) este prezentată în Fig. 5. În sursele CV, nu are o tensiune adevărată constantă indiferent de curent, dar ea prezintă o pantă descendentă pe măsură ce curentul crește, din cauza impedanței electrice interne din circuitul de sudare. Acest tip de surse de putere este în general preferat pentru procese cu electrozi continuu alimentați în mod constant, cum ar fi sudarea cu arc metalic cu gaz (GMAW) și sudarea cu arc submersibil (SAW), pentru a menține lungimea constantă a arcului.
Cu
sursa de putere cu tensiune constantă, tensiunea arcului este stabilită prin setarea tensiunii de ieșire pe sursă. Sursa de alimentare va furniza curentul necesar pentru a topi electrodul la viteza necesară pentru a menține tensiunea prestabilită sau lungimea relativă a arcului. Viteza de antrenare a electrodului este utilizată pentru a controla curentul mediu de sudare. Utilizarea unei astfel de surse de alimentare împreună cu o alimentare constantă a sârmei electrod are ca rezultat un sistem de autoreglare sau auto-ajustare a lungimii arcului. Din cauza unei fluctuații, internă sau externă, dacă se produce o variație a curentului de sudare, va crește sau se va reduce automat rata de topire a electrodului pentru a recăpăta lungimea dorită a arcului.

Fig. 5 Curbe caracteristice V-I cu tensiune constantă

Sursă de alimentare CC și CV combinată

Este dezvoltată o singură sursă de alimentare care poate furniza fie ieșire cu tensiune constantă, fie cu curent constant. Astfel de surse de alimentare sunt avantajoase prin faptul că au utilitate pentru o varietate de procese și sunt de fapt o combinație a tipurilor CV sau CC. După cum se arată în Fig. 6, regiunea de tensiune mai mare a curbei V-I este în esență de curent-constant, în timp ce sub o anumită tensiune de prag, curba comută la un tip de tensiune-constantă. O astfel de sursă de alimentare este utilă pentru sudarea manuală cu arc metalic (MMAW) pentru a ajuta la pornirea și pentru a evita lipirea sau înțeparea electrodului în baia de sudură, în cazul în care sudorul folosește scurtarea unei lungimi a arcului (Messler 2004; Welding brazing and soudering 1998; Nandkarni 2005).

Fig. 6 Curba caracteristicilor V-I combinate