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第02章 弧焊电源
篇一:焊条电弧焊供电系统
第二章 弧 焊 电 源
第一节 弧焊电源的种类
一、 弧焊电源在电弧焊中的作用
不同材料、不同结构的工件，需要采用不同的电弧焊工艺方法，而不同的电弧焊工艺
方法则需用不同的电弧焊机。例如：操作方便、应用最为广泛的焊条电弧焊，需要由对电弧供电的电源装置、和焊钳组成的手弧焊机；锅炉、化工、造船等工业广为使用的埋弧焊，需要由电源装置和、控制箱和焊车等组成的埋弧焊机；适用于焊接化学性活泼金属的气体保护电弧焊，需要由电源装置、控制箱、焊车（自动焊）或送丝机构（半自动焊）、焊枪、气路和水路系统等组成的气体保护电弧焊；适用于焊接高熔点金属的等离子弧焊，则需要由电源装置、控制系统、焊枪或焊车（自动焊）、气路和水路系统等组成的等离子弧焊机。
由上述可知，各种电弧焊方法所需的供电装置即弧焊电源是电弧焊机的重要组成部分，
是对焊接电弧供给电能的装置，它应满足电弧焊所要求的电气特性，这正是本课程将要系统讲述的内容。与弧焊电源配套的其它装置和设备部分，将在《焊接方法和设备》课程中讲述。
显然，弧焊电源电气性能的优劣，在很大程度上决定了电弧焊机焊接过程的稳定性。
没有先进的弧焊电源，要实现先进的焊接工艺和焊接过程自动化也是难以办到的。因此，应该对弧焊电源的基本理论、结构特点和电气性能进行深入的研究，真正了解和正确使用弧焊电源，进而研制出新型的弧焊电源，使焊接质量和生产效率得到进一步提高。
二、弧焊电源的种类
弧焊电源种类很多，其分类方法也不尽相同。本书按弧焊电源输出的焊接电流波形的
形状将弧焊电源分为交流弧焊电源、直流弧焊电源和脉冲弧焊电源三种类型。每种类型的弧焊电源根据其结构特点不同又可分为多种形式。如图所示。
弧焊变压器
矩形波弧焊电源
弧焊电源一-- 脉冲弧焊电源
弧焊发电机
弧焊整流器 绝缘栅双极晶体管IGBT
逆变式弧焊电源晶闸模式
晶体管式
三、常见弧焊电源的特点和用途
1、交流弧焊电源
交流弧焊电源包括工频交流弧焊电源（弧焊变压器）、矩形波交流弧焊电源。下面分述
其特及用途。
（1） 工频交流弧焊电源
即是弧焊变压器，它把电网的交流电变成适合于电弧焊的低电压交流电，它由变压器、电抗器等组成。弧焊变压器具有结构简单、易造易修、成本低、磁偏吹小、空载损耗小、噪声小等优点。但其输出电流波形为正弦波，因此，电弧稳定性较差，功率因数低，一般用于焊条电弧焊、埋弧焊和钨极惰性气体保护电弧焊等方法。
（2） 矩形波交流弧焊电源
它是利用半导体控制技术来获得矩形交流电流的。由于输出电流过零点时间短，电弧稳定性好，正负半波通电时间和电流比值可以自由调节，此特点适合于铝及铝合金钨极氩弧焊。
2、直流弧焊电源
（1） 直流弧焊发电机
一般由特种直流发电机、调节装置和指示装置等组成。按驱动动力的不同，直流弧焊发电机可分为两种：以电动机驱动的并与发电机组成一体的称为直流弧焊电动发电机；以柴（汽）油驱动并与发电机组成一体的，称为直流弧焊柴（汽）油发电机。它与弧焊
整流器相比，制造复杂，噪声及空载损耗大，效率低，价格高；但其抗过载能力强，输
出脉动小，受电网电压波动的影响小，一般用于碱性焊条电弧焊。
（2） 弧焊整流器
是由变压器、整流器及为获得所需外特性的调节装置、指示装置等组成。它把电
网交流电经降压整流后获得直流电。与直流弧焊发电机相比，它具有制造方便、价格低、空载损小、噪声小等优点。而且大多数弧焊整流器可以远距离调节焊接工艺参数，能自
动补偿电网电压波动对输出电压和电流的影响。它可作为各种弧焊方法的电源。
（3）逆变式弧焊电源
它把单相（或三相）交流电经整流后，由逆变器转变为几百至几万赫兹的中频交流
电，降压后输出交流或直流电。整个过程由电子电路控制，使电源获得符合要求的外特性和动特性。它具有高效节能、重量轻、体积小、功率因数高等优点，可应用于各种弧焊方法 是一种很有前途的普及型弧焊电源。
顺便指出，逆变式弧焊电源既可以输出交流电，又可以输出直流电。但目前常用后种
形式。因此又可把它称为逆变式弧焊整流器。
4、脉冲弧焊电源
焊接电流以低频调制脉冲方式馈送，一般由普通的弧焊电源与脉冲发生电路组成。它具有效率高、输入线能量较小、线能量调节范围宽等优点。它主要用于气体保护电弧焊和等离子弧焊。
四、弧焊电源的现状及发展方向
焊接技术的发展是与近代工业和科学技术的发展紧密相联的。弧焊电源又是弧焊技术
发展水平的主要标志，它的发展与弧焊技术的发展也是互相促进、密切相关的。
1、早期的弧焊电源
1802年俄国学者发现了电弧放电现象。并指出利用电弧热熔化金属的可能性。但是电
弧真正应用于工业生产，则是在1892年出现了金属极电弧焊接方法以后。当时电力工业发展较快，弧焊电源本身也有了很大的改进，到20世纪20年代除直流弧焊发电机外，已开始应用结构简单、成本低廉的弧焊变压器。
2、焊接方法的发展
随着工业生产的进一步发展，不但需要焊接的产品数增加了，而且许多产品对焊接质
量要求也提高了，加之焊接冶金科学的发展，20世纪30年代在薄药皮焊条的基础上研制成功了焊接性能优良的厚药皮焊条，更显示了焊接方法的优越性。这个时期由于机器制造、电机制造工业及电力拖动、自动控制等新科学技术的发展，也为实现焊接过程机械化、自动化提供了物质条件和技术条件，于是在30年代后期，研制成功了自动埋弧焊。20世纪40年代初，由于航空、核能等技术的发展，迫切需要轻金属或合金，如铝、镁、钛、锆及其合金等。这些材料的化学性能活泼，产品对焊接质量的要求又很高，氩弧焊就是为了满足上述要求而发展起来的新的焊接方法。50年代又相继出现了CO2焊等各种气体保护电弧焊，以及随后出现的焊接高熔点金属材料的等离子弧焊。
3、弧焊电源的发展
各种焊接方法的问世，促进了弧焊电源的飞速发展，20世纪40年代开始出现了用硒
片制成的弧焊整流器。到了60年代由于大容量的硅整流器件、晶闸管的问世，为发展新的弧焊整流器开辟了道路。70年代以来又相继成功研制了脉冲弧焊电源、逆变式弧焊电源、矩形波交流弧焊电源。
4、弧焊电源的发展方向
弧焊电源的飞速发展，不仅表现在弧焊电源种类的大量增加，还表现在广泛应用电子
技术、控制技术、电子计算机技术等方面的理论知识和最新成就，来不断提高弧焊电源的质量，改善其电气性能。例如，采用单旋钮调节，即用一个旋钮就可以对电弧电压、焊接电流和短路电流上升速度等同时进行调节并获得最佳配合；通过电子控制电路获得多种形状的外特性，以适应各种弧焊工艺的需要；提供多种电压、电流波形，以满足某些弧焊工艺的特殊需要；采用电压和温度补偿控制；设置电流递增和电流衰减环节，以防止引弧冲击和提高填满弧坑的质量；采用计算机控制，具有记忆、预置焊接参数和在焊接过程中自动变换焊接参数等功能，使弧焊电源智能化。
第二节 逆变弧焊电源
一、 什么是逆变
在生产实践中，需要利用电子电路把直流电变成交流电，这种对应于整流的逆向过程
就定义为逆变。
自70年代以来，随着电子技术和大功率快速开头器件的不断发展，逆变技术除了应用
在电工、电热、电化学等方面之外，已逐步引进焊接领域。逆变式弧焊电源（或称为弧焊逆变器）于1981年首次出现在国际焊接与切割博览会上。由于逆变式弧焊电源具有节省材料和电能等突出优点，现在各种类型的弧焊逆变器已相继研制成功，并逐步应用于各种弧焊方法，因此弧焊逆变器是一种很有发展前途的新型弧焊电源。
1、弧焊逆变器的组成及其作用
弧焊逆变器是电子控制的弧焊电源中的一种新类型。因此它的组成、基本原理与通常
的电子控制弧焊电源相比在本质上是基本相同的，一般都采用闭环反馈系统控制它的电气性能，即控制它的外特性和动特性。
弧焊逆变器的基本组成框图如图所示。它的主要组成及其作用如下：
弧焊逆变器的基本组成框图
（1）主电路： 由供电系统、电子功率系统和焊接电弧等组成。
a 供电系统
把工频交流电经整流器变换为直流电供给电子功率开关系统（逆变器）。 此外还
通过变压、整流、滤波及稳压系统对电子控制系统提供所需的各种直流电压。
b 电子开关系统
是弧焊逆变器的逆变器主电路，起着变换电参数（电压、电流及波形）的作用。
并以低电压大电流向焊接电弧提供所需的电气性能和工艺参数。这里必须指出，一个电子
功率系统，其本身并不能焊接，必须与电子控制系统结合起来才能焊接。也就是说，只有两者的结合才能对焊接电弧提供所需要的电气性能和焊接参数。
（3） 电子控制系统
对电子功率开关系统提供足够大的、按电弧所需变化规律的开关脉冲信号驱动
逆变主电路的工作。确切地说，它用于产生焊接电弧所需的静（外）特性和动特性。其主要组成是静态单元和动态单元。电子控制系统往往包括驱动电路。
（4） 反馈给定系统
由检测电路、给定电路、比较放大电路等组成。检测电路主要作用是提取电弧
电压和电流的反馈信号；给定电路用于提供给定信号，决定对电弧提供焊接工艺参数的电流大小；与电子控制系统一起，实现对弧焊逆变器的闭环控制，并使它获得所需外特性和动特性。
2、弧焊逆变器的基本工作原理
在供电系统中，单相或三相交流电网电压，经输入整流器整流和滤波器滤波后获得逆变器所需的平滑的直流电压。该直流电压在电子功率开关系统中经逆变器的大功率开关器件（晶闸管、晶体管、场效应管或IGBT）组成的交替开关作用，变成几千至几万赫的中高频电流，再经过中高频变压器降至适合于焊接的几十伏低电压，并借助于电子控制系统的控制电路和给定反馈电路及焊接回路的阻抗，获得焊接工艺所需的外特性和动特性。如果需要采用直流电进行焊接，还需经输出整流器整流和滤波，把中高频交流电变成直流输出。
弧焊逆变器主电路的基本工作原理可以归纳为：
工频交流——直流——逆变为中高频交流——降压——二次整流——直流输出。
二、逆变的目的
弧焊逆变器与弧焊变压器、直流弧焊发电机、弧焊整流器等传统弧焊电源的各项技术指标比较可归纳出如下优点：
（1） 高效节能
弧焊逆变器由于体积小，铜耗和铁耗随耗用材料减少而大为降低无功功率损耗减少。因此，这种弧焊电源的效率高，可以达到80%—90%，功率因数可达0.99；空载损耗极小，比传统弧焊电源节电1/3以上。
（3） 体积小、重量轻
中频变压器的重量仅为传统弧焊电源降压变压器的几十分之一；整机重量仅为传统弧焊电源的1/5—1/10；整机体积也只有传统弧焊电源的1/3左右。
（4） 具有良好的动特性和弧焊工艺性能
它采用电子控制电路，可以根据不同的焊接工艺要求设计出合适的外特性，并保证具有良好的动特性，从而可进行各种位置的焊接，获得良好的焊接工艺性能。
（4）可用微机或单旋钮控制调节焊接工艺参数。
a 根据材料性质决定焊机的型号。
b 根据材料厚度决定焊机的功率大小。
c 依据焊接要求、工艺特点、焊缝的位置、长短决定焊机型号及功率大小。
（5）设备费用较低，但对制造技术要求较高。
制造工程实习报告
篇二:焊条电弧焊供电系统
制造工程实习报告
刘舜尧 主 编
学院 班
姓名
前 言
为了帮助同学们掌握工业制造工程各种加工方法及其基础知识，我们根据课程教学基本要求，总结近几年我校工业制造工程课程建设与教学改革的经验，编写了这本《制造工程实习报告》，实习报告中编写了常规加工工艺练习，并增加了数控车削、数控铣削以及电火花成形加工与线切割加工等新技术、新工艺的练习内容。
在本课程实践教学过程中完成实习报告是一项重要的教学环节，并且是考核学生成绩的重要依据之一。学生应该认真听取实习指导人员的讲解与操作示范，严格操作训练，并在阅读实习教材的基础上，按照教学要求完成实习报告。
本实习报告由刘舜尧主编。各部分内容的编者为刘舜尧（工程材料、热处理、铸造、锻压、焊接）、李燕（车削、铣削、刨削、磨削）、邓曦明（钳工、数控车削、数控铣削）、钟世金（电火花成形加工）、舒金波（电火花线切割加工）。
限于编者的水平，实习报告中缺点与不足之处在所难免，希望读者批评指正。
编 者
2002．8
目 录
1．工程材料实习报告„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（3）
2．热处理实验报告„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（5）
3．铸造实习报告（一）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（6）
4．铸造实习报告（二）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（8）
5．铸造实习报告（三）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（10）
6．铸造合金的流动性实验报告„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（12）
7．锻压实习报告„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（13）
8．焊接实习报告„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（15）
9．车削与数控车削实习报告（一）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（17）
10．车削与数控车削实习报告（二）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（19）
11．钳工实习报告（一）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（21）
12．钳工实习报告（二）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（23）
13．铣削与数控铣削实习报告„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（25）
14．刨削实习报告„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（27）
15．磨削实习报告„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（29）
16．数控电火花成形工实习报告„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（31）
17．数控线切割加工实习报告„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（32）
1.工程材料实习报告
一、填空
1． 三个阶段组成。热处理的目的是改变金属内部的组织结构，改善力学性能。
2.退火处理有如下作用：
; ; 。
3.常用的表面热处理方法有与 等几种，表面热处理的目的是，
，表面处理后零件的心部性能一般影响不大。
4.工具（刀具、量具和模具）需要高硬度和高耐磨性，淬火之后，应在 温度范围内进行 回火；弹簧和弹性零件需要高强度、高弹性和一定的韧性，淬火之后应在 回火；齿轮和轴类等零件需要获得良好的综合力学性能，淬火之后，应在 温度范围内进行
回火。
5．钢与铸铁的基本区别之一是含碳量不同，钢的含碳量在 以下，铸铁的含碳量在 以上。而钢的含碳量在 以下时称为低碳钢， 含碳量为 时为中碳钢，含碳量在 时为高碳钢。
6．调质是 与 相结合的热处理工艺。
二、名词解释
退火：
正火：
淬火：
强度：
塑性：
冲击韧度：
三、将下列各种牌号的材料，填入合适的类别，并举例说明可以制造何种零件
Q235 45 QT600-2 HT200 KTB350-06 60Si2Mn
W18Cr4V 35CrMo T10 T12A 1Cr18Ni9 9SiCr
碳素结构钢，可以制造高速钢 ，可以制造 ； 可以制造 不锈钢，可以制造； 碳素工具钢，可以制造 灰口铸铁 ，可以制造；高级优质碳素工具钢 ，可以制造 ;可锻铸铁 ,可以制造 ； 合金调质钢，可以制造；可以制造 ； 合金弹簧钢，可以制造 ；合金工具钢 ，。
四、问答：
1．碳钢的力学性能与含碳量有何关系？低碳钢、中碳钢、高碳钢的力学性能有何特点？
2．如何区别白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁，它们的力学性能有何特点？
电弧的静特性和电源的外特性
篇三:焊条电弧焊供电系统
电弧的静特性：
在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时焊接电流和电弧电压变化的关系称为电弧的静特性。电弧静特性曲线呈U形，它有三个不同的区域（I、II、III）。当电流在I区较小时，电弧静特性属于下降特性区，随着电流的增加，电弧电压减小；当电流在II时，电弧特性属于水平特性区，当电流变化是而电弧电压几乎不变；当电流在III区内增大时，电弧特性属于上升特性区，电弧电压随电流的增大而升高。
不同的电弧焊接方法，其电弧在正常的使用范围内只工作于静特性曲线中的某一段或两段上。如焊条电弧焊的电弧主要工作于I和II区，当弧长变化时静特性曲线上下平移，弧长越长静特性曲线向上移动量越大，弧长过长时断弧。工作在II区的有埋弧焊、不熔化极气体保护焊和微束等离子弧焊等弧焊方法。工作在III区的有细丝熔化极气体保护焊、等离子弧焊和水下焊等弧焊方法。
焊条电弧焊的电弧对电源的要求：
电弧焊机是为电话提供电能的装置，为了保证电弧稳定工作的要求，弧焊电源在工艺性能和结构方面应该达到引弧容易；保证电弧稳定燃烧；保证焊接电流、电弧电压等工艺参数稳定；可以方便调节焊接工艺参数，以适应焊接不同性质和厚度不同的钢板；电源节能环保、质量轻、结构简单、制造成本低；安全可靠、工作性能良好、维修简单方便等。
为了达到以上要求弧焊电源应该具备以下性能。
弧焊电源具有下降的外特性曲线：在电弧稳定燃烧时，焊接电源输出稳定电流和电源输出稳定电压间的关系称为电源的外特性。电弧焊时，弧焊电源供电，电弧是电源用电的负载，电源与电弧构成完整的供电系统，为保证该系统的稳定性电源外特性曲线的形状和电弧静特性曲线的形状必须适当配合。
弧焊电源的外特性包括下降特性、平特性和上升特性。下降的外特性曲线是随着弧焊电源输出电流的增大，电源的输出电压下降。对于焊条电弧焊电源一般要求为陡降的外特性曲线。
电弧的静特性曲线与电源的外特性曲线的交点就是电弧燃烧的工作点，焊条电弧焊采用的下降特性曲线与电弧的静特性曲线交点有两点。
电弧电源具有适当的空载电压：外特性曲线上，焊接电流为0时的输出电压称为空载电压，它与电弧的引弧性能、电弧的稳定性有关。空载电压太低使引弧困难，电弧燃烧不稳定。过高则生产成本高，焊工的安全性差。
适当的短路电流:焊条电弧焊电弧的产生是通过电极与焊件进行短路后，提起焊条产生的，短路时电弧电压为0，如果短路电流过大，不但会因过载引起焊机过热以致烧坏，同时还会使焊条过热引起药皮脱落，液态金属飞溅增多；相反，短路电流太小，会使引弧和熔滴过渡发生困难。
弧焊电源能方便的调节焊接电流。焊条电弧焊接不同厚度的焊件，不同位置的焊缝，采用不同的焊条直径和适应不同的接头形式都是通过调节焊接电流来实现的。为此要求弧焊电源应该能在一定的范围内，对焊接电流灵活、均匀地进行调整。电流的调节是通过改变电源外特性来实现的。
弧焊电源具有良好的动态特性。为了适应电弧长短变化和经常短路的需要，要求弧焊电源供给的电压和电流能够随着负载的改变而迅速改变。所以动态品质是用来表示弧焊电源对负载瞬时变化的反应能力。它对电弧的燃烧稳定性、熔滴过渡、金属飞溅、焊缝成形等有
很大的影响，同时也是衡量直流弧焊电源质量的一项重要技术指标。
中南大学金工实习考试题目
篇四:焊条电弧焊供电系统
中南大学金工实习考试题目
----制造训练系统练习题 单项选择题
1、图中5表示( )
A）直浇道 B）横浇道 C）内浇道
试题解析
正确答案: C
2、交流电弧焊供电系统中装置⑥的名称是( )
A）外电源 B）焊钳 C）电缆线
试题解析
正确答案: B
3、锻造前对金属进行加热，目的是( )
A）提高塑性 B）降低塑性 C）增加变形抗力焊条电弧焊供电系统。
试题解析
正确答案: A
4、图中6表示( )。
A）直浇道 B）芯座 C）型腔
试题解析
正确答案: B
5、用游标卡尺测量孔径时，若量爪测量线不通过孔的中心，则卡尺读数比实际尺寸( )
A）大
B）小
C）一样
试题解析
正确答案: B
6、平锉、方锉、圆锉、半圆锉和三角锉属于( )类锉刀。
A）特种锉
B）什锦锉
C）普通锉
试题解析
正确答案: C
7、( )是中碳钢。
A）15
B）45
C）HT200
试题解析
正确答案: B
8、当简单分度计算后的n=35/49时，分度时分度手柄应在49孔圈中转过( )个孔距。
A)34；
B)35；
C)36；
试题解析 。
正确答案: B
9、孔内键槽是在( )上加工的；
A)铣床；
B)插床；
C)钻床；
试题解析
正确答案: B
10、铸件表面粘砂严重，原因之一是因为( )。
A）浇铸温度过低
B）型砂砂粒过细耐火性差
C ）涂料刷的过多
试题解析
正确答案: B
11、拔长时要不断翻转锻件，其作用是( )
A）坯料四面压下均匀，保持断面形状
B）操作者的习惯
C）减少热损失
试题解析
正确答案: A
判断题
1、交流弧焊时工作电压为15－35伏。
试题解析
正确答案: 对焊条电弧焊供电系统。
2、零件磨削加工成本比较高，车削能够达到技术要求则尽量不采用磨削。
试题解析
正确答案: 对
3、造型工具中，用来修理砂型（芯）中深而窄的底面和侧壁，提取散落在型腔深窄处的型砂的是压勺。 试题解析
正确答案: 错
4、快速成形制造技术是一种添加法制造零件和其他三维实体的先进制造技术
试题解析
正确答案: 对
5、降低切削温度的有效方法是使用冷却液。
试题解析
正确答案: 对
6、锻件的制造成本比相同材质的铸件要低
试题解析
正确答案: 错
7、在电火花线切割加工中，M02的功能是关闭丝筒电动机。
试题解析
正确答案: 对
8、金属材料在拉力的作用下，断前承受的最大拉应力称为抗拉强度。
试题解析
正确答案: 对
9、用丝锥在工件孔中切出内螺纹的加工方法称为套螺纹。
试题解析
正确答案: 错
10、立式铣床加工零件一般使用带柄铣刀。
试题解析
正确答案: 对
填空题
1、设毛坯为?30的钢棒料，加工如图所示的一段外圆，采用90°车刀，刀号为T1，分两次加工，每次的背吃刀量均为2.5mm，请填写正确答案顺序号（例如A）将程序所缺的部分补上。
N010 M03 M41 *
N020 G04 X1*
N030 G00 X50 Z100*
N040 ( )*
N050 G0 X25 Z2*
N060 （ ） F100*
N070 G0 X30 Z2*
N080 G0 X20*
N090 G01 ( ) *
N100 G00 X30 Z100*
N110 ( ) *
备选项：A) X20 Z-25； B) G01 X25 Z-40； C) M02； D) T1；
试题解析
正确答案: 第 1 空候选答案： D<*>d
第 2 空候选答案： B<*>b
第 3 空候选答案： A<*>a
第