手工电弧焊电压控制的方法论

2013-08-24张恒芝张国强尹家伟

科技传播 2013年16期

张恒芝，张国强，尹家伟

大港油田第三采油厂，河北沧州 061035

1 手工电弧焊电压控制基本原理

从实践观察我们可以看到，即使是同一个电焊工人所完成的焊接工作，会存在因为其具体焊接工作的时间不同而使电弧电压产生较大差异的现象，并且焊工根据具体情况所采用的焊接方式的不同而产生电弧电压差异的现象，因此电弧电压在实践中具有较差的一致性与重复性。该种现象产生的原因主要是电弧焊工人很少能感觉到电弧电压波动的大小，尤其是在他们使用具有陡降特点的焊接电源时，他们在工作的过程中更多的是依靠多年的经验来调整电弧的长度，以此来保证电弧及电压在额定范围内，从而保证电焊的质量。由此，我们可以看出，手工电弧焊工人如果能够清楚的感受到电弧电压的瞬间变化，便会主动的对电弧长度进行调节，并且会按照该种电压的要求进行焊接工作。

从下图中的曲线我们可以分析焊接电源外特性及电弧电压的一些问题。图中的曲线1 是正常情况下的焊接电源的外特性，它能够为手工电弧焊提供焊接时所需的电流，曲线2 则是电弧的电压高于设定值时的电源外特性曲线，其功能在于提供电弧连续燃烧所需要的电流，U max则是设定的最高电弧电压。在焊接中当由电焊弧长波动所造成的电弧电压的变化比 Umax低时，电弧的工作点便会一直落在外特性曲线1 上。但是，按照一般规范操作时，电焊弧的弧长提高使得电焊弧电压超过了Umax 时，其工作点便落在了曲线2 上，焊接中的电流也会有较为明显的减少。在焊接的过程中，这种电流的变化会对焊接产生影响，并且能够为焊工所感觉到。当该种电流的变化为电焊工所感觉到时，他们会根据预定及其操作要求兰降低电弧弧长以降低电压，从而保证焊接电流一直处于曲线1 的状态，保证焊接工作的顺利进行。

电弧电压控制原理焊接电源曲线示意图

2 手工电弧焊电压控制的必要性

使用手工电弧焊工艺进行焊机时，其电弧电压和电弧的长度是相对较为难控制的参数，在一些金属材料的焊接中该种参数的控制难度会得到凸显。如果电弧的电压相对较高容易引起电弧偏吹现象，从而使得焊接区域的保护效果降低、一些物理性能恶化，影响产品的质量和寿命。

因此，在手工电弧焊实际应用中，将电弧电压控制在一定的范围内，并且通过对电弧弧长等的调整实现对电流和电压的调整，以此来保证焊接的质量及产品的使用寿命有着重要的作用。在我们的研究中便要专注于电弧电压的测定、弧长的调整方法、电压高低的控制调整方法等，通过多种方法的应用实现对电弧电压参数的有效控制。

3 手工电弧焊电压控制方法

为保证手工电弧焊的质量及产品的使用寿命，在焊接的过程中，我们便要对电弧焊电压进行有效的控制，通过对电弧弧长、电压等的控制来实现对于电流的调整，从而提高电弧焊的质量。具体的调整控制方式我们可以通过设置电弧电压报警系统，以此实现对电压的监控，从而及时对超过或者低于设定电压的电弧电压做出调整。

对我们日常焊接工作中所使用的手工电弧焊焊机设计一个超压报警系统，使其在电弧电压超过设定的电压时发出警报，使焊工及时发现该种超压现象，从而对电弧做出相应的调整，使其达到设定范围的要求。该种超压报警系统是由电压比较电路、延时电路以及报警系统所组成，电弧对于经过其的电压进行反馈触发置入其中的蜂鸣器电路，其具体作用的过程是在焊接工作中，如果电弧电压比设定电压低时，电压的比较电路输出数值为0 的低电平，当电弧电压比设定的电压高时，电压的比较电路输出数值为1 的高电平，并且这种电平会触发延时电路使其进如工作状态，延时电路一般采用“555 定时器”来实现。当该种延时电路在其设定的延时期间内，电弧电压低于设定的电压时，延时电路便会立即复位，从而不会对焊接的输出产生任何影响；但是当延时期间内的电弧电压处于一直高于设定电压的状态时，而延时电路只是工作到了设定的时间，报警系统便会启动，以此使电焊工意识得到电压弧长已超过设定值，电焊工则依据该种警报对电弧弧长进行调整，当弧长调整到低于给定电压时，延时电路则会复位，则警报系统解除警报。这种警报提醒是以声音的方式实现，能够使焊工更直观的接受到报警信号，从而也更有利于电弧电压的调整。

电源的外部特性转换电路是实现电弧电压控制的另一有效方法。在该种转换结构中，由比较电压、延时电路和外特性切换电路等所组成。焊接工作实际的操作中，在电弧电压比设定值低的情况下，比较电路会输出数值为0 的电平，而焊接机也便能够输出有效焊接电流；反之则会触发延时电路使其进入工作状态。如果在延时期间内其电弧电压降到低于设定电压时，延时电路会复位工作，对焊接的输出电流不会造成影响，当电弧电压高于设定电压时，且延时电路工作刚刚工作到设定时间时，外特性转换电路才会启动，报警系统便会启动,便会引起焊工注意，从而对电弧进行调整，使电流恢复到焊接所需正常电流，保证焊接工作的顺利进行。