焊條電弧焊與電弧切割設備的基本結構和工作原理圖3—6焊機分類
工科 焊條電弧焊所用焊機按電源的種類可分為交流弧焊機和直流弧焊機兩大類。其中直流弧焊機按變流的方式不同又分為【：弧焊整流器、逆變弧焊機和鏇轉式直流弧焊發電機(現已淘汰)等。每一類型的焊機根據原理和結構特點又可分為多種型式，具體見圖一、交流弧焊機
(一)結構
交流弧焊機的三個類別的結構分別如圖3—7～圖3—9所示。
圖3—7 BX1—330交流弧焊
1—〉初級繞組；2、3—次級繞組；4—動鐵芯；5—靜鐵芯；6—接線板；7—搖
圖3—8 BX2—500型(同體式)焊機結構示意圖
1—固定鐵心 2—初級繞組 3—次級繞組 4—電抗線圈 5—活動鐵心
圖3—9 BX3—300型動圈式焊機結構示意圖
1—初級線圈 2—次級線圈 3—鐵心
(二)工作原理
目前套用最廣泛的“動鐵式”交流焊機如圖3—7所示。它是一個結構特殊的降壓變壓器，屬於動鐵芯漏磁式類型。焊機的空載電壓為60～70V。工作電壓為30V，電流調節範圍為50～450A。鐵芯由兩側的靜鐵芯5和中間的動鐵芯4組成，變壓器的次級繞組分成兩部分，一部分緊繞在初級繞組1的外部，另一部分繞在鐵芯的另一側。前一部分起建立電壓的作用，後一部分相當於電感線圈。焊接時，電感線圈的感抗電壓降使電焊機獲得較低的工作電壓，這是電焊機具有陡降外特性的原因。引弧時，電焊機能供給較高的電壓和較小的電流，當電弧穩定燃燒時，電流增大，而電壓急劇降低；當焊條與工件短路時，也限制了短路電流。
焊接電流調節分為粗調、細調兩檔。電流的細調靠移動鐵芯4改變變壓器的漏磁來實現。向外移動鐵芯，磁阻增大，漏磁減小，則電流增大，反之，則電流減少。電流的粗調靠改變次級繞組的匝數來實現。
該電弧焊機的工作條件為應在海拔不超過1000m，周圍空氣溫度不超過+40℃、空氣相對濕度不超過85％等條件下使用，不應在有害工業氣體、水蒸汽、易燃、多灰塵的場合下工作。
二、直流弧焊機
(一)結構
由於整流或直流弧焊機與直流弧焊發電機比較，因沒有機械鏇轉部分，具有噪音小，空載損耗小、效率高、成本低和製造維護簡單等優點。因此，有取代直流弧焊發電機的趨勢，在這裡只介紹整流式直流弧焊機。整流式直流弧焊機常用型號如ZXG—300、ZXG—400等。矽整流電弧焊機是利用矽半導體整流元件(二極體)將交流電變為直流電作為焊接電源。圖3—10為矽整流電弧焊機的結構示意圖。
圖3—10 矽整流電弧
1—矽整流器組 2—三相變壓器 3—三相磁飽和電抗器 4—輸出電抗器 5—通風機組
(二)工作原理
工作原理見圖3—11。接通開關K1，通風機組FM運轉，風壓開關KEY閉合，主接觸器Jc-1閉合，三相弧焊變壓器B1工作。與此同時Jc-2閉合，控制變壓器B2工作，磁放大器運行，矽整流器工作，輸出一定的直流電壓，這就是焊機的空載電壓。由於沒有焊接電流，磁放大器的電抗繞組FD電抗壓降幾乎為零，使焊機輸出端具有較高的空載電壓，便於引弧。當施焊時，由於有輸出，形成電流，電抗繞組FD通過交流電，使其得到較大的電抗壓降，並隨電流的增大，電抗壓降隨之增大，從而得到陡降外特性。當短路時，由於短路電流很大，FD通過的交流電急增，它產生的電抗壓降使工作電壓幾乎接近於零，這就限制了短路電流。
圖3—11 ZXG—300型矽整流電焊機電氣原理圖
改變控制迴路磁碟電阻R10，使磁放大器控制繞組FK中直流電發生變化，鐵芯中的磁通就相應發生變化，從而改變了磁放大器交流繞組FD的電流。為減少網路電壓波動對焊接的影響，在控制迴路中採用了鐵磁諧振式穩壓器，以保證激磁電流的穩定，減少對焊接電流的影響。
按動K2，通風機組FM停止工作，風壓開關KEY開啟，主接觸器Jc-1斷開，主迴路斷電。同時Jc-2斷開，控制迴路斷電，焊機全部停止工作。
焊接電流的調節依靠面板上的電流調節控制器，來改變磁放大器控制或線圈中直流電大小使鐵芯中的磁通發生相應變化，從而調整了焊接電流的大小。熱將接線板燒毀或使由焊鉗過熱而無法工作。
負載持續率
焊接設備銘牌中都標有負載持續率。負載持續率是用來表示焊接設備工作狀態的參數，它是在選定的工作時間周期內允許焊接設備連續負載的時間。
眾所周知，焊接設備工作時會發熱，溫升過高會把焊接設備的線包絕緣燒毀(一般焊接設備的溫度不得超過60～80℃)。溫升與焊接電流大小有關，同時也與焊機使用狀態有關，連續運轉與斷續使用時溫升情況不一樣。
負載持續率計算方法如下：
標準規定：500A以下的焊接設備選定的工作時間周期為5分鐘。計算時，每個5分鐘內測出電弧燃燒時間，代入式中即得出焊機負載持續率。
表3—3和表3—4給出了交流弧焊機BX3一300的負載持續率和矽整流弧焊機ZXG一300的負載持續率及相應的工作電流。
表3—3 BX3—300交流弧焊機負載持續率
| 負載持續率(％) | 焊接電流(A) | ||||
| 100 60 | 230 300 表3—4 ZXG—300矽整流弧焊機負載持續率
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圖3—13 兩種不同下降程度的外特性曲
線
1—緩降外特性曲線 2—陡降外特性曲線
焊條電弧焊輔助設備和工具
焊條電弧焊輔助設備和工具包括電焊鉗、焊接電纜、面罩及其它防護用具。
(一)電焊鉗
電焊鉗是夾持焊條並傳導焊接電流的操作器具。對電焊鉗的要求是：在任何斜度都能夾緊焊條；具有可靠的絕緣和良好的隔熱性能；電纜的橡膠包皮應伸入到鉗柄內部，使導體不外露，起到屏護作用；輕便、易於操作。電焊鉗的規格和主要技術數據見表3—5。
表3—5 電焊鉗的規格和主要技術數據
| 規格 (A) | 額定值 | 適用焊條直徑 (mm) | 耐電壓性能 (V／min) | 能連線的最大電纜截面 (mm2) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 負載持續率 (％) | 工作電壓 (V) | 工作電流 (A) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 500 | 60 | 40 | 500 | 4.0～8.0 | 1000 | 95 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 300 | 60 | 32 | 300 | 2.5～5.9 | 1000 | 50 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 100 | 60 | 26 | 160 | 2.0～4.0 | 1000 | 35 (二)焊接電纜 焊條電弧焊在工作中除焊接設備外，還必須有焊接電纜。焊接電纜應採用橡皮絕緣多股軟電纜，根據焊機的容量，選取適當的電纜截面，選取時可參考表3—6。如果焊機距焊接工作點較遠，需要較長電纜時，應當加大電纜截面積使在焊接電纜上的電壓降不超過4V，以保證引弧容易及電弧燃燒穩定。不允許用扁鐵搭接或其它辦法來代替連線焊接的電纜，以免因接觸不良而使迴路上的壓降過大，造成引弧困難和焊接電弧的不穩定。 表3—6 焊接電纜選用表
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