ZDROJE PRE RUČNÉ OBLÚKOVÉ ZVÁRANIE

ZDROJE PRE RUČNÉ OBLÚKOVÉ ZVÁRANIE

Ručné oblúkové zváranie MAW, MMAW Charakterizuje ho: zdrojom tepla je elektrický oblúk, obalená elektróda, pohyb (vedenie) elektródy vykonáva ručne zvárač.

Proces zvárania začína vznikom ( zapálením ) elektrického oblúka v mieste začiatku zvárania a bez prerušenia pokračuje až do chvíle odtavenia celej použiteľnej dĺžky elektródy alebo vytavenia potrebného množstva zvarového kovu. Odtavovanie elektródy je postupné, rýchlosť odtavovania konkrétnej elektródy je predovšetkým funkciou intenzity zváracieho prúdu. Prenos zvarového kovu cez oblúk sa deje vo forme malých kvapiek. Obr. 1 Princíp zvárania elektrickým oblúkom

Elektrický oblúk Elektrický oblúk horí medzi koncom obalenej kovovej elektródy a a zváraným dielcom. Kvapky roztaveného kovu z elektródy sa prenášajú oblúkom do zvarového tavného kúpeľa. Pritom ich plyny, vznikajúce termickým rozkladom elektródového obalu chránia pred pôsobením atmosféry. Roztavená troska pláva na povrchu zvarového kúpeľa, kde chráni zvarový kov pred atmosférou počas tuhnutia. Obr. 2 Schéma elektrického oblúka A jadro elektródy, B obal elektródy, C plyny, D troska, E zvarenec (husenica), F zvarový kúpeľ, G - kvapôčkový prenos, H zváraný materiál

CHARAKTERISTIKA OBLÚKA Katódová oblasť tvorí ju katódová škvrna a katódový úbytok napätia, katódový úbytok 10 až 16 V, teplota 2 200 C. Stĺpec elektrického oblúka má tvar mierne rozširujúceho sa kužeľa od katódy k anóde, obsahuje elektróny, ióny, atómy, molekuly a v tomto stave sa nazýva plazma, teplota 4 500 15 000 C. Anódová oblasť produkuje oveľa väčší výkon ako katódová oblasť, teplota je viac ako 2 700 C.

CHARAKTERISTIKA OBLÚKA Obr.3 Oblasti v elektrickom oblúku

Parametre zvárania Zvárací prúd udáva výrobca elektród u jednotlivých priemeroch a druhov obalov elektród. Rozsah zváracieho prúdu má dolnú a hornú hranicu. Optimálny zvárací prúd je ovplyvnený: druhom obalu, polohou zvárania, citlivosťou regulátora prúdu, skúsenosťou zvárača. Malý prúd zmenšuje hĺbku zvaru, oblúk horí nekľudne, húsenica je vysoká, často nalepená (studený spoj) Veľký prúd spôsobuje značné prehrievanie elektródy, dochádza k vypaľovaniu prvkov, klesajú mechanické vlastnosti zváraného kovu, tvoria sa vruby, húsenica je úzka, kresba je šípovitá, vznikajú plynové dutiny a väčšie deformácie zvaru.

Parametre zvárania Dĺžka oblúka závisí na druhu obalu elektródy a polohe zvarovania. Optimálna dĺžka je približne 1,5 násobok priemeru elektródy. Dĺžka má byť stála a optimálna. Krátky oblúk - dosahuje sa väčšia hĺbka zvaru a pravidelný povrch zvaru. Dlhý oblúk - hĺbka zvaru je menšia a húsenica je širšia, plochá a nepravidelná.

Elektróda Na kovové jadro (drôt) je nanesený obal, ktorý plní elektrickú, fyzikálnu a metalurgickú funkciu. Musí obsahovať nasledovné látky : a) ionizačné, ktoré uľahčujú zapaľovanie a horenie elektrického oblúka, b) legujúce, ktorými je možné pôsobiť na metalurgické procesy, prípadne podľa požiadaviek upravovať chemické zloženie zvarového kovu.

Elektróda Priemer elektródy je určený technologickým postupom a údajmi na výkrese. Priemer eklektródy sa volí podľa hrúbky zváraného materiálu, tvaru a rozmeru zvaru, polohy zvárania. Druh obalu je určený technologickým postupom, ktorý vychádza z polohy zvárania, požadovaných záruk zváraneho kovu, z požiadaviek kvality prevedeného koreňa a krycej vrstvy.

Elektróda Z hľadiska ochrany zvarového kúpeľa a metalurgických procesov: a) Elektródy s kyslým obalom Húsenica je plochá a má jemnú povrchovú kresbu, je možné zvárať jednosmerným prúdom, (zapájajú sa na - pól), alebo striedavým prúdom. Zvarový kov je riedko tekutý. b) Elektródy s bázickým obalom Vynikajúce plastické vlastnosti zvarového kovu a dobrú ovládateľnosť vo všetkých polohách. Elektródami sa zvára po pripojení na + pól zdroja. c) Elektródy s rutinovým obalom Odtavujúci sa kov elektródy je hustejší, rýchlejšie tuhne, čo umožňuje preklenúť väčšie medzery. Pri zváraní sa používa jednosmerný (- pól) alebo striedavý prúd.

ZDROJE ZVÁRACIEHO PRÚDU Sú to zariadenia, ktoré vyrábajú alebo menia elektrickú energiu na formu vhodnú k napájaniu elektrického oblúka. Spravidla tvoria jeden celok. Pozostáva zo samotného zdroja zváracieho prúdu a príslušenstva držiaka elektródy a štipca, ktoré sú napojené k zváraciemu zdroju prívodným káblom. Obr.4 Zariadenie pre ručné oblúkové zváranie 1- zdroj zváracieho prúdu, 2 držiak elektródy, 3 zváraný materiál, 4 kliešte

ZDROJE ZVÁRACIEHO PRÚDU Obr.5 Ovládacie prvky zdroja A Volič zváracieho výkonu. B Kontrolná LED indikujúca preťaženie stroja a následné zastavenie. C Kontrolka indikujúca pripojenie stroja k sieti a teda pripravenosť stroja pre zváranie. D Výstup -. Tu sa pripája kostriaci vodič, prípadne zvárací vodič. E Výstup +. Tu sa pripája zvárací vodič, prípadne kostriaci. F - Sieťový vypínač. G Sieťový prívod. H Konektor pre pripojenie kontrolných systémov. (nožný ovládač zvárania, diaľková regulácia zváracieho prúdu a pod.)

ZDROJE ZVÁRACIEHO PRÚDU Voľba zdroja pre konkrétnu úlohu pozostáva z týchto krokov: voľba druhu prúdu, voľba typu charakteristiky, voľba výkonu a dovoleného zaťažovateľa, posúdenie iných okolností.

ZDROJE ZVÁRACIEHO PRÚDU Požiadavky na zváracie zdroje dodávať prúd a napätie pre jednoduché a rýchle zapálenie elektrického oblúku a stabilný zvárací prúd, možnosť plynulej regulácie, malé straty naprázdno, vysoká účinnosť, stály výkon, bezpečnosť v prevádzke, a elektrickú konštrukciu, spoľahlivú mechanickú jednoduchá obsluha, minimálna hmotnosť.

Charakteristiky zdrojov Charakteristikou zdroja voláme závislosť' výstupného napätia zdroja od jeho zaťaženia daného veľkosťou odoberaného prúdu. Statická charakteristika Závislosť výstupného napätia od veľkosti prúdu vo zváracom obvode za ustáleného stavu popisuje statická charakteristika zdroja. Jej priesečník s charakteristikou oblúka určuje pracovný bod a podľa sklonu možno určiť vhodnosť pre jednotlivé pracovné metódy. Dynamická charakteristika Správanie sa zdroja pri náhlych zmenách pracovného režimu závisí od jeho dynamickej charakteristiky.

Charakteristiky zdrojov Pracovný bod Obr. 6 Vzájomný vzťah charakteristiky spotrebiča (s) a zdroja (z). Pracovný bod P prislúchajúci stabilnej rovnováhe a bod L labilnej rovnováhy.

Parametre charakteristík zdrojov Elektrický prúd je to nosič voľných nábojov (elektrónov, iónov) I (A) I = U/R Elektrické napätie je to rozdiel potenciálov na svorkách zdroja U (V) Elektrický odpor - elektrický prúd preteká uzavretým elektrickým obvodom, ktorý kladie pretekajúcim elektrónom určitý odpor R (Ω) čím R tým izolant, R = ρ. l/s Elektrický výkon P (W), P = U. I

ROZDELENIE ZDROJOV PRÚDU Podľa spôsobu premeny energie na : točivé zdroje zváracie agregáty s elektrickým motorom zváracie agregáty so spaľovacím motorom netočivé zdroje transformátory usmerňovače (diódové, tyristorové) striedače (tyristorové, tranzistorové)

ROZDELENIE ZDROJOV PRÚDU Podľa zváracieho prúdu: jednosmerné zdroje DC jednosmerné zdroje so striedavou frekvenciou v medziobvode striedavé zdroje s frekvenciou siete AC Podľa druhu statických charakteristík : zdroje s polostrmou charakteristikou (konštantný P) zdroje so strmou charakteristikou (konštantný I) zdroje s polostrmou charakteristikou (konštantný U) zdroje s voľbou druhu charakteristiky

ROZDELENIE ZDROJOV PRÚDU Podľa účelu použitia: jednoúčelové zdroje (na jeden spôsob oblúkového zvárania) viacúčelové zdroje (na niekoľko spôsobov oblúkového zvárania) Podľa spôsobu uloženia: prenosné zdroje prevozné zdroje stacionárne zdroje Podľa počtu súčasne napájaných oblúkov: jednomiestne viacmiestne

ROZDELENIE ZDROJOV PRÚDU Rozdelenie zváracích zdrojov podľa generácií: a) DC zvárací prúd jednosmerný generátory (1. generácie) s dynamom s alternátorom usmerňovače (2. generácie) diódové tyristorové striedače (3. generácie) tyristorové striedače (4. generácie) tranzistorové b) AC zvárací prúd striedavý špeciálne elektronické meniče zváracie transformátory s plynulou reguláciou so stupňovitou reguláciou

Zváracie generátory Zdroj s dynamom Zdroj jednosmerného zváracieho prúdu. Na vytvorenie magnetického poľa, v ktorom sa otáča rotor sa používa permanentný magnet, alebo budiace vinutie na statore. Pohonným motorom bol najčastejšie asynchrónny elektromotor. Pre práce tam, kde nie je distribučná sieť, alebo nie je dostatočne dimenzovaná, sa vyrábajú zváracie dynamá poháňané spaľovacími motormi. Obsahuje komutátor. Zdroj s alternátorom Zdroj striedavého prúdu, ktorý sa usmerňuje. Namiesto komutátora má krúžky. Indukovaný striedavý prúd sa usmerňuje pomocou polovodičových diód.

Zváracie usmerňovače Diódový usmerňovač obsahuje rozptylový zvarový transformátor s plynulou reguláciou, sekundárny transformátor tvorí diódový mostík usmernený a filtrovaný tlmivkou, zvárací prúd je jednosmerný, regulácia mechanická, statická charakteristika zdroja je polostrmá, zdroj ako taký neobsahuje žiadne elektronicky ovládané obvody, nie je možné zvárať pulzným prúdom.

Diódový usmerňovač Obr. 7 Schéma zapojenia zváracieho usmerňovača

Riadený usmerňovač Ak sa namiesto diód v usmerňovači použijú ovládateľné prvky (najčastejšie tyristory), je možné prúd vo zváracom obvode ovládať riadiacim členom. Riadiaci člen sa navrhuje tak, aby udržiaval niektorý z parametrov na výstupe (zvárací prúd, výstupné napätie alebo výkon) na nastaviteľnej konštantnej hodnote, alebo ho menil podľa zadaného programu. Obr. 8 Bloková schéma riadeného usmerňovača

Riadený usmerňovač TR transformátor sieťové U, I na zváracie hodnoty, malé výkony = 1. fáz ROZ, veľké výkony = 3. fáz MAG, charakteristika tvrdá. RU (TL) dve funkcie usmerňuje prúd (AC transformátora na DC), pomocou výkonových tyristorov riadi veľkosť výkonu (prúdu). Bočník slúži ako prevodník (zvárací prúd => napäťový signál), elektronicky regulovaný systém z bočníka dostáva informáciu o skutočnej veľkosti okamžitého prúdu, ktorý preteká do elektrického obvodu. Riadiaca jednotka porovnáva v súčtovom člene skutočný prúd so zadávaným (nastavený nastavovacím potenciometrom) na stupnici zváracieho stroja, riadiace a regulačné obvody udržujú stabilný rovnovážny stav, rýchlosť zmeny závisí od R a od veľkosti indukčnosti tlmivky L, má vplyv na kvalitu zváracieho procesu. Tlmivka jej úlohou je udržiavať prúd počas tej periódy, keď výstupné napätie z usmerňovača je nižšie ako napätie na oblúku.

Zvárací striedač Pre zvárací striedač sa v prospektoch a podobnej literatúre používajú aj iné názvy, ako invertor, konvertor, frekvenčný menič atď. Tyristorový striedač Usmerňovač diódový mostík. Filter (kondenzátor) kapacitne filtruje napätie. Invertor (tyristorový menič) mení nám kmitočet (frekvenciu), vyrába prúdové kmity s vlastnou frekvenciou 5 khz. Regulácia tohto invertoru prebieha mechanicky. Transformátor modulovaný frekvenčný výstup. Usmernovač je vybavený špeciálnymi rýchlymi diódami. Tlmivka filtruje prúd. Riadiaca jednotka nastavuje sa ňou požadované U, I, obsahuje stabilizačné a ochranné pomocné obvody.

Tyristorový striedač Obr. 9 Bloková schéma tyristorového striedača

INVERTOR Beta ARC 400B/500 1 kontrolný panel, 2 kryt, 3 držiak, 4 ovládače, 5 zástrčky, 6 hlavný vypínač, 7 napájací kábel, 8 ventilátor, 9 svorkovnica, 10 riadiaca jednotka, 11 transformátor, 12 - ukostrenie, 13 výkonové členy 14 - displej

Zvárací transformátor Zdroj striedavého prúdu. Sklon statickej charakteristiky je možné meniť zmenou polohy magnetického bočníka. Tým je možné meniť danú charakteristiku spotrebiča, a tak nastaviť bod, v ktorom sa pretne charakteristika zdroja s charakteristikou spotrebiča ("nastaviť zvárací prúd").

Zvárací transformátor s plynulou reguláciou Obr. 10 Transformátor s reguláciou statickej charakteristiky otočným magnetickým bočníkom

Zvárací transformátor so stupňovitou reguláciou Obr. 11 Transformátor s reguláciou statickej charakteristiky prepínaním odbočiek

V súčasnosti vyrábané zváracie transformátory Obr. 12 Jednofázový zvárací transformátor ATIKA 220 určený pre ručné oblúkové zváranie striedavým prúdom

Hlavné znaky zváracieho TR: plynulá regulácia zváracieho prúdu, nútené chladenie pomocou ventilátoraochrana proti preťaženiu, pri prehriati jadra zváračky sa automaticky vypne elektrický prúd, optická signalizácia - pri prehriatí jadra zasvieti kontrolka, po jeho vychladnutí kontrolka zhasne a je možné pokračovať vo zváraní, stabilné horenie oblúka a jeho ľahké zapálenie, nehlučný chod, jednoduchá manipulácia, nenáročná údržba, výborné zváracie vlastnosti, optimálny rozsah voliteľnosti zváracích prúdov.

V súčasnosti vyrábané zváracie usmerňovače Obr. 13 Zvárací usmerňovač ForWEL

V súčasnosti vyrábané zváracie riadené usmerňovače Obr. 14 Zváracie usmerňovače typu RAINBOW S výbornými charakteristikami, malou hmotnosťou a malými rozmermi sú vhodné pre údržbárske práce.

Zvárací zdroj ALFIN Prostredníctvom výkonných polovodičových súčiastok a všestranného mikroprocesoru zabezpečujú vysokú kvalitu zváracích vlastností pre všetky zváracie metódy.

Literatúra: 1. UHER, V., Zváracie procesy a zariadenia. Bratislava: Výskumný ústav zváračský, 2003, 453 s., ISBN 8088734037 2. HROMÁDKO, V., Ruční svařování střídavým proudem. Praha : Státní nakladatelství technické literatury, 1991, 144 s. ISBN 80-03- 00228-1 3. OLSON, D., Welding. Theory and practice. Amsterdam : North-Holland, 1990, 389 s. ISBN 0-444-87427-5 Internet 10. [online]. 5/2007. Dostupné na internete: < http://www.alfain.eu/en/welding/mma-tig/> 12. [online]. 3/2007. Dostupné na internete: < http://www.matnet.sav.sk/index.php?id=381> 13. [online]. 4/2007. Dostupné na internete: < http://www.aussieweld.com.au/arcwelding/page2/page2.htm> 15. [online]. 4/2007. Dostupné na internete: < http://www.kjellberg.de/english/machine/index.php?get=eh&detail=gtf401> 16. [online]. 5/2007. Dostupné na internete: < http://www.technocratengineers.com/products.html> 17. [online]. 3/2007. Dostupné na internete: < http://www.burnback.com.au/who.html> 18. [online]. 4/2007. Dostupné na internete: <http://www.cz\svařování metodou 111.htm/> 19. [online]. 3/2007. Dostupné na internete: < http://www.avestawelding.com/pages/page 2945.aspx> 20. [online]. 3/2007. Dostupné na internete: < http://mtf.dattex.net/materialzy/ls/ysy/ysy prednaskz.doc>