Конструкция источника питания сварочной дуги должна быть та­кова, чтобы обеспечивалось статически устойчивое трение дуги. Под этим понимают способность дуги длительное время гореть без обрыва и перехода в другие формы горения. Это требование выполняется за счет электрической устойчивости системы источник- дуга; она опре деляется общим динамическим сопротивлением дуги и источника:

•' ді cl

где kv - коэффициент статической устойчивости системы.

Условием устойчивости этой системы является ку > 0. Дуга горит устойчиво в точках пересечения внешней характеристики источника со статической ВАХ дуги (см. рис. 3.4, точки Б, В, Г). В этих точках при случайном укорочении дуги ток и скорость расплавления электрода возрастают, а при увеличении ее длины уменьшаются. В результате дуга как бы сама восстанавливает свою длину. Это явление называют саморегулированием дуги, и математически это условие записыва­ется уравнением (3.1).

Если плотности тока малы (ручная сварка), ВАХ должна быть кру­топадающей (см. рис. 3.4, I ), при средней плотности тока (автомати­ческая сварка под флюсом) крутизна ВАХ должна быть меньше (см. рис. 3.4, II), при высокой плотности тока, характерной для сварки пла­вящимся электродом малого диаметра в среде защитных газов, источ­ник практически может иметь ВАХ любого вида (см. рис. 3.4, III) (ре­комендуется иметь жесткую или возрастающую характеристику). Необходимым является выполнение условия статической устойчиво­сти системы источник питания-дуга (k > 0). Однако на практике этого недостаточно. Дуга должна обладать определенным запасом эластич­ности, устанавливаемой по ее разрывной длине (расстоянию между электродами, при котором дуга гаснет). Естественно, чем больше раз­рывная длина, тем выше ее эластичность.

Величина разрывной длины дуги во многом зависит от химичес­кого состава прутка электрода, электродного покрытия, флюса, газа, рода тока, значения ку. В случае применения переменного тока элас­тичность дуги, как правило, понижена, что объясняется возможное-

тыо обрыва дуги при переходе тока через ноль. Именно в это время резко снижается температура и степень ионизации плазмы (см. рис. 3.5, а). Необходимы специальные меры по снижению длитель­ности перерыва горения, и одной из основных мер являє гея увели­чение индуктивного сопротивлении цени (см. рис. 3.5. б). Эффек­тивным считается введение в состав покрытия или флюса элементов с низким потенциалом ионизации, что обеспечивает высокую сте­пень ионизации во время охлаждения плазмы и снижение напряже­ния повторного зажигания дуги. В ряде случаев для повышения ус­тойчивости дуги и облегчения ее зажигания на дугу с помощью осциллятора накладывают высокое напряжение переменного тока с повышеиной частотой.

Важным технологическим фактором плавления электрода явля­ется характер переноса металла в дуге. Он определяет не только воз­можность сварки в различных пространственных положениях, но и степень разбрызгивания металла. Существует четыре вида переноса металла в дуге: короткими замыканиями (когда дуга периодически гаснет вследствие замыкания дугового промежутка образовавшейся на электроде каплей), крупнокапельный без короткого замыкания, мелкокапельный и струйный. Последний вид переноса наступает обычно при сварке плавящимся электродом в аргоне (или смеси га­зов) при определенной пороговой плотности тока, когда плавление электрода идет в виде мелких капель, как бы сливающихся в стекаю­щую с торца электрода струю расплавленного металла в сварочную ванну. Этот перенос весьма стабилен и дает минимум разбрызгива­ния электродного металла.

Отсюда вытекают общие требования к источникам питания сва­рочной дуги.

1. Источник должен обеспечивать внешнюю характеристику, со­ответствующую статической ВАХ дуги; достаточно высокую скорость нарастания тока короткого замыкания и быстрого вос­становления режима; источник переменного тока должен иметь повышенную регулируемую индуктивность сварочной цепи.

2. Источник тока любого назначения должен иметь устройство

для регулирования внешней характеристики. Если ВАХ жест­кая -- для изменения напряжения холостого хода; если ВАХ падающая....................... для изменения тока короткого замыкания.

3. Источник для ЭШС должен иметь жесткую характеристику.

Что касается внешних характеристик источников, то они должны

выбираться в зависимости от способа сварки.

1. При автоматической сварке под флюсом:

- применение головок с зависимой автоматической регулиров­кой скорости подачи проволоки требует использования внеш­ней характеристики в ее крутопадающем виде (только в этом случае при колебаниях напряжения на дуге изменения силы тока будут небольшими, и автоматическая система с обратной связью обеспечит эффективное регулирование скорости пода­чи электродной проволоки);

- применение головок с постоянной скоростью подачи требует работы с пологопадающей внешней характеристикой; здесь наи­более эффективно используется явление саморегулирования дуги.

2. При ручной сварке в рабочей области ВАХ должна быть круто­падающей; при колебаниях длины дуги для сохранения стабиль­ного формирования шва изменения тока должны быть незна­чительными.

При удовлетворении указанных требований источники питания сварочной дуги могут быть классифицированы:

- по роду тока - на источники переменного и постоянного тока;

- по количеству постов, питающихся от одного источника, - на однопостовые и многопостовые;

- по виду ВАХ - на источники с крутопадающей, полнопадаю­щей, жесткой и возрастающей характеристикой (или универ­сальные источники).