恒流与恒压输出

我在家里有一个小mig焊工。我想把它用作一些粘性焊接,但已被告知我不能。为什么是这样?在工作中,我们有几种不同类型的焊接机。为什么有些人只能用于粘贴焊接,一些只能用于电线焊接,而且其他机器可以用于两者?我听过条款CC和简历,但这些意味着什么以及他们为什么重要?最后,我们公司拥有一些便携式焊丝器,其中内部有一个“CV / CC”开关。这是否意味着它们可以与任何焊接机一起使用?


这些是非常好的问题,我相信很多焊工都会问道。从设计和电弧控制角度来看,有两个基本上不同类型的焊接电源。这些包括产生产生恒定电流(CC)输出和产生恒定电压(CV)输出的电源的电源。多过程电源是包含附加电路和组件的电源源,其允许它们根据所选模式产生CC和CV输出。

注意,焊接电弧是动态的,其中电流(a)和电压(v)不断变化。电源正在监视电弧并使毫秒变化以保持稳定的电弧条件。术语“常数”是相对的。无论电压的相对大的变化如何,CC电源都将保持电流,而CV电源将保持相对恒定的电压,而不管电流相当大的变化。图1包含了CC和CV电源的典型输出曲线图。请注意,在每个图的输出曲线上的各个操作点上,一个变量的变化相对较小,而另一个变量的变化却相当大(“Δ”(delta) = difference)。

图1:CC和CV电源的输出曲线

还应注意,本文仅讨论传统类型的焊接电源。当具有许多较新的波形控制技术电源的脉冲焊接时,您实际上无法考虑输出严格的CC或CV。相反,电源正在监视和改变极快速的电压和电流(比传统技术电源快得多),以产生非常稳定的电弧焊接条件。

在讨论CC与CV的问题之前,我们必须首先了解电流和电压与电弧焊接的影响。电流效果电极的熔体速率或消耗率,无论是棒电极还是线电极。电流水平越高,电极熔化的速度越快或越高,熔体率越高,以磅/小时(LBS / HR)或每小时千克(Kg / HR)测量。电流越低,电极的熔体率越低。电压控制焊接弧的长度,并产生弧形锥的宽度和体积。随着电压的增加,电弧长度变长(且电弧锥更宽),而随着它的降低,电弧长度变短(和弧形锥形)。图2.图示了电弧中的电压的影响。

图2:电弧电压的影响

现在,您使用的焊接过程的类型及其相关的自动化水平,确定哪种类型的焊接输出是最稳定的,因此优选的。屏蔽金属弧焊(SMAW)工艺(AKA MMAW或棒)和气体钨弧焊(GTAW)工艺(AKA TIG)通常都被认为是手动过程。这意味着您用手控制所有焊接变量。在手中握住电极架或TIG割炬,并控制行进角,工作角度,行进速度,电弧长度和电极通过手送入关节的速率。使用SMAW和GTAW进程(即手动过程),CC是来自电源的首选类型的输出。

相反,气体保护金属电弧焊(GMAW)工艺(又名MIG)和药芯电弧焊(FCAW)工艺(又名药芯)通常都被认为是半自动的工艺。这意味着你仍然拿着焊枪在你的手和控制旅行角度,工作角度,旅行速度和接触头到工作距离(CTWD)的手。然而,电极被送入接头的速率(称为送丝速度(WFS))是由恒速送丝器自动控制的。对于GMAW和FCAW工艺(即半自动工艺),CV是首选输出。

表格1包含焊接过程的推荐输出类型的摘要。

表1:推荐电源输出类型通过电弧焊接过程

为了利用更简单的设计并保持成本更低,焊接电源通常设计用于只有一两种类型的焊接过程。因此,仅基本棒机仅具有CC输出,因为它仅供粘贴焊接。TIG机器也将仅具有CC输出,因为它仅适用于TIG和粘焊焊接。相反,基本的MIG机器只有CV输出,因为它仅用于MIG和焊剂芯焊接。关于你的第一个问题,“为什么我不能用我的mig机器粘贴焊接”,答案是因为你的mig机器只有cv输出,不打算或推荐用于粘结焊接。相反,您一般不能用带有CC输出的杆机MIG焊接,因为它是MIG焊接的错误类型的输出。如前所述,有多过程焊接电源可以产生CC和CV输出。然而,它们通常更复杂,具有更高的输出能力,用于工业应用,而不是在基本进入级焊接机成本范围内定价。

图3.展示了典型的CC, CV和多工艺焊接机的例子。

图3:输出类型的示例焊接电源

您可以在CC或CV类型的输出上创建任何焊接过程的焊接电弧(如果您可以配置焊接设备来这样做)。然而,当您使用的首选输出类型为每个各自的过程,电弧条件是非常稳定的。然而,当你使用错误的输出类型与每个各自的过程,电弧条件可能非常不稳定。在大多数情况下,它们是如此不稳定,这使得试图维持一个弧形是不切实际的。

现在让我们讨论一下为什么这些陈述是正确的。在两个手工过程中,SMAW和GTAW,你需要手工控制所有变量(这就是为什么它们是两个最需要操作技能的过程)。你需要让电极以一致的速度熔化,这样你就能以一致的速度将它送入接头。要做到这一点,焊接输出需要保持电流在一个恒定的水平(即CC),以便产生的熔化率是一致的。电压是一个控制较少的变量。使用手工工艺,很难始终保持相同的弧长,因为你还要不断地将电极送入接头。电压随电弧长度的变化而变化。与CC输出,电流是你的预设,控制变量和电压是简单的测量(通常作为一个平均值)焊接。

如果您试图用SMAW过程焊接例如使用CV输出,电流和产生的熔体率,则会变化太多。当你沿着关节行驶时(试图与所有其他焊接变量一致)一样,电极会以更快的速度融化,然后速度较慢,然后是更快的速率等。您将不断更换更改的速率你将电极送入关节。这是一种不切实际的条件,从而使CV输出不受欢迎。

当切换到半自动过程时,比如GMAW或FCAW,就会发生一些变化。当你仍然用手控制许多焊接变量时,电极以恒定的速度被送入接头(基于你在送丝器上设置的特定WFS)。现在你想让弧长保持一致。为了做到这一点,焊接输出需要保持电压在一个恒定的水平(即CV),以便产生的弧长是一致的。电流是一个控制较少的变量。它与WFS成比例,或者是WFS的结果。当WFS增加时,电流也增加,反之亦然。带有CV输出,电压和WFS是您的预置,控制变量和电流是简单的测量焊接。

如果你试图使用CC输出与GMAW或FCAW工艺焊接,电压和产生的弧长,将变化太多。当电压降低时,电弧长度会变得很短,电极就会扎进极板。然后,随着电压的增加,电弧长度将变得非常长,电极将烧回接触尖端。电极会不断地插入极板,然后朝着尖端燃烧,然后插入极板,等等。这是一个不切实际的条件,因此CC输出不受欢迎。

作为侧面笔记,它也是充分自动化GTAW,GMAW和FCAW焊接过程。在完全自动化的情况下,所有变量由机器控制并以恒定的角度,距离或速率保持。因此,电弧条件的变化较小。但是,自动GTAW的首选输出类型仍然是CC,对于自动化GMAW和FCAW仍然是CV。第五普通电弧焊接工艺,浸没电弧焊接(锯)(AKA子弧),通常也是自动化过程。通过SAW,通常使用CC或CV输出。最佳输出类型最佳的确定因素通常是电极直径,行进速度和焊接水坑的尺寸。通过半自动锯,CV是首选的输出类型。

您的最后一个问题是关于便携式风格送丝器(参见示例图4.)。这是一块设备,允许您违反本文中介绍的基本规则......它们的设计主要用于现场焊接应用,与传统的商店风格的送丝器相比具有三种独特的功能。一,丝网封闭在硬塑料外壳内,以更好地保护和耐用性。二,它们不需要控制电缆为驱动电机供电,而是使用来自送丝器的电压传感引线。所以挂钩很简单,只需要使用电源现有的焊接电缆(以及添加气体软管)。三,他们确实有能力与CC电源运行,但成功有限。它们确实有一个“CC / CV”切换开关,您可以在其中选择来自电源的输出类型。

When these portable style wire feeders first came out, the theory was that they could be used with a large existing base of CC power sources already in the field (most primarily engine driven welders) and thus now give fabricators GMAW and FCAW (i.e. wire welding) capability. Instead of having to buy a brand new CV power source, they only needed to get the wire feeder. To compensate for the fluctuations in voltage which you get with CC output, these wire feeders have extra circuitry which slows the wire feed speed response to changes in voltage, in an attempt to help stabilize the arc (note that on CC, wire feed speed is no longer constant, but rather it continually increases and decreases in an attempt to keep current at a constant output).

图4:示例便携式式线馈线器

实际上,使用CC输出的丝焊在某些应用程序中工作得相当好,而在其他应用程序中工作得很差。气体保护焊剂芯工艺(FCAW-G)和气体保护焊剂芯工艺(GMAW)在喷雾电弧或脉冲喷雾电弧方式下进行金属转移时,具有较好的电弧稳定性。然而,在金属转移的短路转移模式下,自屏蔽磁通铁芯(FCAW-S)和GMAW工艺的电弧稳定性仍然非常不稳定,无法接受。虽然电压随CC输出而变化,但通常工作在更高电压(即24V或更多)的过程,如FCAW-G和喷弧或脉冲喷弧MIG,对CC输出经历的电压变化不太敏感。因此,电弧稳定性相当好。然而,短路MIG和FCAW-S工艺通常在较低的电压设置下工作(即22V或更低),对电压变化更敏感。因此,电弧稳定性更差,一般认为是不可接受的。在CC输出上使用FCAW-S电极的另一个因素是,过高的电弧电压和由此产生的较长的电弧长度实质上会使电弧过度暴露在大气中。这可能会导致焊缝孔隙和/或焊缝金属的低温冲击韧性急剧下降。

最后要注意的是,焊丝焊接总是推荐CV输出。因此,当使用这些便携式风格的电线馈线与电源,有CV输出能力,使用它而不是CC输出。最后,虽然CC输出对于通用FCAW-G和喷射电弧和脉冲喷射电弧MIG焊接是可以接受的,但不建议用于代码质量工作。