Диоды силовые для сварочного аппарата: Доступ ограничен: проблема с IP

Содержание

Диодный мост для сварочного аппарата, полуавтомата, инвертора

Сварочные аппараты активно используются как для производственных, так и для бытовых целей. Для выполнения работы необходимо обеспечить это оборудование электроэнергией. Чтобы создать качественный шов, переменный ток, получаемый из сети, требуется преобразовать в нужную форму. Для этой цели нужно использовать диодный мост для сварочного аппарата. Мастер должен знать, почему это необходимо и как работает выпрямительный узел.

Принципиальная схема сварочного выпрямителяИсточник promkomrostov.ru

Преобразование энергии при работе сварочного аппарата

При подключении к сети ток сначала попадает в понижающий трансформатор. Переменное электромагнитное поле возбудит во вторичной обмотке ток с нужными для сварочного аппарата параметрами. У него будет меньшее напряжение и большая сила тока.

Затем он проходит через выпрямительный блок, который обеспечит то, что ток будет иметь полярность одного знака.

При этом останутся значительные пульсации. Чтобы их сгладить, его пропустят через конденсаторный блок. После него электроэнергия, используемая непосредственно для дуговой сварки, будет в значительной степени стабильна для того, чтобы создать качественный и надёжный шов.

Схема работы диодного мостаИсточник promkomrostov.ru
Особенности автоматической сварки под флюсом

Для ведения работы в аппарате существуют устройства, которые обеспечивают запуск и отключение, создают охлаждение рабочей части. В состав конструкции входят датчики, показания которых используются для более точного управления. Предусмотрена регулировка рабочего напряжения. Она происходит ступенчатым образом благодаря подключению дополнительных секций обмотки или их отсеканию.

Работа сварочного выпрямителя даёт возможность поддерживать рабочий постоянный ток с нужными параметрами и обеспечить его стабильность на протяжении всего процесса работы.

Использование диодного моста помогает получить качественныый сварочный шовИсточник ice-people.ru

Различные виды сварочных выпрямителей

В зависимости от модели для этой цели могут применяться различные схемы. Используются следующие виды выпрямителей:

  • Работающие на основе трансформатора.
  • Построенные на применении транзисторов, которые обеспечивают выпрямление и сглаживание тока.
  • Диодные мосты.
  • При помощи дросселя, который предназначен для сдерживания резких скачков тока и напряжения.
  • На основе использования тиристоров.
  • Преобразователи-инверторы, которые повышают частоту, приводят ток и напряжение к нужным для работы параметрам.

Применение диодного моста считается одним из самых эффективных методов получения тока с нужными для работы параметрами.

Далее в видеоролике рассказывается о том, как собрать диодный мост: 

Как собрать диодный мост

Из сети поступает напряжение, которое изменяется по синусоиде. Оно циклически становится то положительным, то отрицательным. Поступая на первичную оболочку трансформатора, постоянные изменения тока создают переменное электромагнитное поле, которое возбуждает во вторичной обмотке периодические колебания напряжения и тока. Различие состоит в том, что на выходе трансформатора потребление мощности уменьшается.

Дальше ток проходит через диодный мост. Поскольку входное напряжение изменяется по синусоиде, то на вход поступают положительные и отрицательные импульсы, которые чередуются между собой. После прохождения диодного моста в сварочном аппарате первые остаются без изменений, а вместо вторых проходят положительные, имеющие такую же амплитуду. Таким образом на выходе возникает сильно пульсирующее напряжение одного знака.

Для того, чтобы сгладить пульсацию, дальше для обработки применяется конденсаторный блок. На его выходе получается постоянное напряжение, имеющее высокий уровень стабильности.

Схема и вид диодного моста из 4 диодовИсточник radioelementy. ru

Как выбрать

Наиболее популярным типом диодного моста заводского изготовления является ВД306. Он удобен тем, что оснащается возможностью выполнять плавную регулировку. Нужно учитывать, что при работе он потребляет 12 кВт электричества. Вес этого устройства достигает 100 кг. Такой прибор наиболее удобно использовать для промышленной сварки.

Диодный мост можно сделать своими руками. Его изготавливают из силовых диодов. В составе схемы их может быть от двух до пяти. Самостоятельно сделанный диодный мост будет стоить дешевле, но для его создания специалист должен профессионально разбираться в аппаратуре.

Сварочный аппарат, рассчитанный на трёхфазное напряжение 380 В имеет наилучшие эксплуатационные характеристики. Однако для него не всегда на месте работы имеется соответствующая сеть электропитания. Например, если потребуется выполнять сварку на дачном участке, то вряд ли получится обеспечить его энергией.

Такие аппараты являются более тяжёлыми по сравнению с теми, которые используют однофазную сеть. Вес последних находится в пределах 30-80 кг.

Для надёжной работы диодного моста нужно, чтобы используемые значения напряжения и силы тока, на которые он рассчитан, превосходили реальные в 1,5-2 раза. Максимальное обратное напряжение применяемых диодов должно быть в два раза выше по сравнению с тем, которое даёт трансформатор. Мощные диоды для сварочного аппарата необходимы для того, чтобы работа была безотказной.

Описание работы диодного мостаИсточник radioelementy.ru
Где и как применяется ацетиленовая сварка

Правила техники безопасности при использовании

Многие виды диодов для сварки не могут полноценно работать при чрезмерной запыленности. Поэтому перед применением их нужно продуть. Одно из наиболее удобных средств для этого — использование бытового фена. С его помощью можно не только устранить пыль, но и убрать влагу, которая влияет на электрические характеристики оборудования. Такую продувку необходимо проводить не реже раза в квартал.

Диодный мост для сварочного аппаратаИсточник prosvarku.info

Если сварочный аппарат не использовался в течение года, то перед применением его необходимо прогреть. Для этого аппарату дают возможность немного поработать на всех имеющихся режимах. Время, в течение которого проводится эта подготовка, должно быть не меньше двух часов.

При работе сварочный аппарат потребляет большое количество энергии. Важно следить за тем, чтобы он не перегревался. Если его температура превышает допустимую, в работе нужно сделать перерыв.

Нужно проверять наличие изоляции на всех токопроводящих частях. Если она нарушена, её необходимо восстановить. Крепления клемм должны быть надёжными. В процессе работы сварочный аппарат обязательно заземляется. Если он перегревается, причиной может быть одна из следующих неисправностей:

  • Произошло замыкание в обмотке трансформатора.
  • Вентилятор охлаждения не работает в полную силу.
  • Нарушена изоляция сердечника.
  • Из-за неисправности вторичного контура трансформатора понижено рабочее напряжение.

При обнаружении неисправностей их нужно устранить перед тем, как начать использовать сварочный аппарат.

Ремонт сварочного выпрямителяИсточник kedrweld.ru
Аргонно-дуговая сварка: технология

Заключение

Диодный мост в сварочном аппарате обеспечивает подачу тока, который необходим для выполнения качественной сварки. Этот узел может использовать электропитание 380 или 220 В. В результате его применения переменный ток преобразуется на выходе в тот, который по своим характеристикам близок к постоянному.

Требования по сборке диодного моста для сварочного аппарата своими руками

Диод – это полупроводниковый прибор, который обладает различной проводимостью в зависимости от прикладываемого напряжения. Имеет всего два вывода: анод и катод. При подаче прямого напряжения (на анод подается положительный потенциал по сравнению с катодом) он открыт. При подаче отрицательного напряжения он закрывается.

Эта особенность прибора широко используется в электротехнике, в частности диодный мост применяют для сварочного аппарата, чтобы выпрямлять переменный ток, улучшая качество сварки.

Основные характеристики

Главными параметрами, на которые обращают внимание при выборе выпрямителей для сварочных аппаратов, являются:

  • максимально допустимое постоянное обратное напряжение;
  • максимальный средний прямой ток за период;
  • рабочая частота переключения;
  • постоянное прямое напряжение при максимальном прямом токе;
  • максимально допустимая температура корпуса.

Амплитуда бытовой сети составляет около 310 В, поэтому нужно использовать диоды с обратным напряжением 400 В и выше. Прямой ток жестко связан с мощностью прибора, и на него также обращают внимание. Рабочая частота показывает, в каком выпрямителе можно использовать полупроводник, применять его в сетевом или выходном блоке инвертора.

Прямое напряжение полупроводника характеризует мощность рассеяния на самом приборе. Это позволяет рассчитать размеры радиатора или системы охлаждения. Предельная температура корпуса сварочного аппарата дает возможность предусмотреть схему защиты от перегрева.

Простая конструкция сварочного аппарата постоянного тока

По принципу монтажа можно выделить следующие части:

  • самодельный трансформатор для сварки;
  • цепь его питания от сети 220;
  • выходные сварочные шланги;
  • силовой блок тиристорного регулятора тока с электронной схемой управления от импульсной обмотки.

Импульсная обмотка III расположена в зоне силовой II и подключается через конденсатор С. Амплитуда и длительность импульсов зависят от соотношения числа витков в емкости.

Применение в сварке

В любом трансформаторном сварочном аппарате постоянного тока или инверторе присутствуют силовые диоды. Они предназначены для выпрямления переменного тока. Для повышения коэффициента полезного действия диоды подключают по мостовой схеме, в этом случае оба полупериода приходятся на нагрузку.

В трансформаторном сварочном аппарате выпрямительные диоды устанавливают на выходе вторичной обмотки. Сварочное оборудование имеет понижающий трансформатор, соответственно, напряжение холостого хода значительно ниже входного, поэтому здесь требуются приборы большой мощности и низкой частоты. Для этого подойдут выпрямительные диоды В200 (максимальный ток 200А).


Для сварочного инвертора требуется два выпрямителя. Один располагается на входе источника питания. Он преобразует переменный ток 220 вольт 50 Гц в постоянный, который преобразуется в дальнейшем в переменный ток высокой частоты (40-80 кГц).

При мощности аппарата 5 кВт выпрямительные диоды должны иметь обратное напряжение 600-1000 В и средний прямой ток 25-35 А при частоте 50 Гц.

Второй выпрямитель располагается после высокочастотного трансформатора. Здесь требования другие. Максимальный прямой ток должен быть не менее 200 А на частоте 80 кГц, а обратное напряжение превышать напряжение холостого хода (60-70 В).

В любом случае используются диоды из категории мощных, с площадкой для монтажа радиатора, поскольку без отведения тепла устройство быстро сгорит.

Принцип работы тиристора

Детали регулятора подключены как параллельно, так и встречно друг другу. Они постепенно открываются импульсами тока, которые образуются транзисторами vt2 и vt1. При запуске прибора оба тиристора закрыты, С1 и С2 это конденсаторы, они будут заряжаться через резистор r7. В тот момент, как напряжение какого-либо из конденсаторов достигнет напряжения лавинной пробивки транзистора, тот открывается, и через него и идёт ток разряда, совместного с ним конденсатора. После открытия транзистора открывается соответствующий ему тиристор, он подключит нагрузку в сеть. Затем начинается противоположный по признакам полупериод переменного напряжения, что предполагает закрытие тиристора, затем следует новый цикл подзарядки конденсатора, уже в противоположной полярности. Далее открывается следующий транзистор, но снова подключит нагрузку в сеть.

Особенность выпрямителей


Выпрямитель для сварочного аппарата выполняется по мостовой схеме. При изготовлении сварочного аппарата своими руками и применении диодов В200 нужно учитывать, что их корпус находится под напряжением.

Поэтому когда выпрямитель устанавливают на радиатор, он должен быть изолирован от остальных элементов схемы, от корпуса прибора и от соседних диодов тоже. А это создает определенные неудобства для сварщика.

Приходится использовать более крупный корпус. Для уменьшения габаритов аппарата применяют выпрямительный прибор ВЛ200, который имеет другую полярность. Это позволяет объединить полупроводники на два парных радиатора.

В последние годы стали выпускать довольно мощные диодные мосты в одном корпусе. По размерам такая конструкция из диодов примерно соответствует спичечному коробку, имеет площадку для посадки радиатора, максимальный прямой ток 30-50 А. Диодная сборка имеет значительно меньшую стоимость по сравнению с диодами В200.

Если по работе устройства требуется более мощный мост, то эту проблему можно легко решить, используя параллельное подключение мостовых сборок. Однако их надежность в таком случае будет ниже, чем у одиночных мощных диодов.

Как сделать дроссель самостоятельно?

Вполне реальным является самостоятельное изготовление дросселя в домашних условиях. Это имеет место при наличии прямой катушки с достаточным количеством витков нужного шнура. Внутри катушки проводятся прямые пластинки из металла от трансформатора. Путём выбора толщины этих пластинок, есть возможность выбора стартового реактивного сопротивления.

Рассмотрим конкретный пример. Дроссель с катушкой с 400 витками и шнура диаметром 1,5 мм, заполняется пластинками с сечением 4,5 квадратных сантиметров. Длина катушки и провода должна быть одинакова. В результате трансформаторный ток 120 А уменьшится наполовину. Такой дроссель изготавливается с сопротивлением, которое можно изменять. Чтобы провести такую операцию, необходимо замерить углубление прохождения стержня сердечника внутрь катушки. С отсутствием этого инструмента, катушка будет иметь не значительное сопротивление, но если стержень будет введён в неё, сопротивление повысится до максимума.

Дроссель, который наматывается правильным шнуром, не будет перегреваться, но, возможно, сердечник будет отличаться сильной вибрацией. Это учитывается при стяжке и крепеже железных пластин.

Установка


При использовании параллельной схемы соединения диодных мостов необходимо учитывать, что все они имеют некоторый разброс по параметрам.

Поэтому при подборе элементов необходимо делать это с некоторым запасом прочности. При соблюдении этого требования для сварочного аппарата можно получить диодный мост более компактный, чем при использовании одиночных диодов.

Диодные сборки позволяют размещать их на одном радиаторе, так как корпусы не находятся под напряжением. Это позволяет монтировать их в любом месте, и даже снаружи.

В зависимости от требуемого сварочного тока для выпрямителя могут потребоваться от 3 до 5 диодных сборок. Для лучшей теплоотдачи диодные мосты устанавливаются на радиатор через теплопроводящую пасту.

К контактам проводники рекомендуется подсоединяться пайкой, в противном случае могут быть потери мощности в месте контакта и его сильный нагрев.

Эксплуатация балластного соединения

Показатель балластного сопротивления регулирующего аппарата находится на уровне 0,001 Ом. Он подбирается путём эксперимента. Непосредственно для получения сопротивления, преимущественно используется сопротивление проволоки больших мощностей, их применяют в троллейбусах или на подъёмниках.

Уменьшить сварочное напряжение высокой частоты, можно даже используя стальную пружину для двери.

Такое сопротивление включается стационарно или по-другому, чтобы в будущем была возможность с легкостью отрегулировать показатели. Один край этого сопротивления подключается к выходу конструкции трансформатора, другой обеспечивается специальным инструментом для зажима, который сможет перекидываться по всей длине спирали, что позволит выбрать нужную силу напряжения. Основная часть резисторов с использованием проволоки большой мощности, производится в виде открытой спирали. Она монтируется на конструкцию в длину полметра. Таким образом, спираль делается также из проволоки ТЭНа. Когда резисторы, изготовленные из магнитного сплава скооперировать со спиралью или любой деталью из стали, в процессе работы прохождения тока с высокими показателями, она начнёт заметно дрожать. Такой зависимостью спираль обладает только до того момента, пока она не растянется.

Схемы моделей ММА-200 и ММА-250

Большое распространение получили модели ММА-200 и ММА-250. Эти инверторы практически идентичны, разница заключается лишь в нижеприведенных моментах:

  1. Схема сварочного инвертора ММА 250 предусматривает наличие в выходном каскаде по 3 резистора полевого типа. Все ни подключены параллельно. Схема сварочного инвертора ММА 200 указывает лишь на наличие двух резисторов.
  2. У новой версии три импульсных трансформатора, в то время как у старой только два.

Основная схема обеих моделей практически полностью идентична.

Схема инвертора ММА-200

Изготовление инвертора

Перед началом изготовления высокочастотного трансформатора для инвертора нужно изготовить гетинаксовую плату, руководствуясь схемой 2. Трансформатор выполнен на магнитопроводе типа «Ш20х28 2000 НМ» с рабочей частотой 41 кГц. Для его намотки (I обмотки) необходимо использовать медную жесть толщиной 0,3..0,45 мм и шириной 35..45 мм (ширина зависит от каркаса). Нужно сделать:

  1. 12 витков (площадь поперечного сечения (S) около 10..12 кв. мм.).
  2. 4 витка для вторичной обмотки (S = 30 кв. мм.).

Высокочастотный трансформатор нельзя мотать обыкновенным проводом из-за возникновения скин-эффекта. Скин-эффект — способность высокочастотных токов вытесняться на поверхность проводника, тем самым нагревая его. Вторичные обмотки следует разделить пленкой из фторопласта. Кроме того, трансформатор должен нормально охлаждаться.

Дроссель выполнен на магнитопроводе типа «Ш20×28» из феррита 2000 НМ с S не менее 25 кв. мм.

Трансформатор тока выполняется на двух кольцах типа «К30×18×7» и мотается медным проводом. Обмотка l продевается через кольцевую часть, а II обмотка состоит из 85 витков (d = 0,5 мм).

Схема 2 — Схема инверторного сварочного аппарата своими руками (инвертор).

После успешного изготовления высокочастотного трансформатора нужно осуществить монтаж радиоэлементов на печатной плате. Перед пайкой обработать оловом медные дорожки, детали не перегревать. Перечень элементов инвертора:

  • ШИМ — контроллер: UC3845.
  • MOSFET-транзистор VT1: IRF120.
  • VD1: 1N4148.
  • VD2, VD3: 1N5819.
  • VD4: 1N4739A на 9 В.
  • VD5-VD7: 1N4007.
  • Два диодных моста VD8: KBPC3510.
  • C1: 22 н.
  • C2, C4, C8: 0,1 мкФ.
  • C3: 4,7 н и C5: 2,2 н, C15, С16, С17, C18: 6,8 н (только использовать К78−2 или СВВ- 81).
  • C6: 22 мк, С7: 200 мк, С9-С12: 3000 мк 400 В, C13, C21: 10 мк, C20, C22: 47мк на 25 В.
  • R1, R2: 33k, R4: 510, R5: 1,3 k, R7: 150, R8: 1 на 1 Вт, R9: 2 M, R10: 1,5 k, R11: 25 на 40 Вт, R12, R13, R50, R54: 1 к, R14, R15: 1,5 k, R17, R51: 10, R24, R25: 30 на 20Вт, R26: 2,2 к, R27, R28: 5 на 5Вт, R36, R46-R48, R52, R42-R44 — 5, R45, R53 — 1,5.
  • R3: 2,2 k и 10 к.
  • К1 на 12 В и 40А , К2 — РЭС-49 (1).
  • Q6-Q11: IRG4PC50W.
  • Шесть MOSFET-транзисторов IRF5305.
  • D2 и D3: 1N5819.
  • VD17 и VD18: VS-HFA30PA60CPBF; VD19-VD22: VS-HFA30PA60CPBF.
  • Двенадцать стабилитронов: 1N4744A.
  • Две оптопары: HCPL-3120.
  • Катушка индуктивности: 35 мк.

Диодный мост для сварочного аппарата, полуавтомата, инвертора

Сварочные аппараты активно используются как для производственных, так и для бытовых целей. Для выполнения работы необходимо обеспечить это оборудование электроэнергией. Чтобы создать качественный шов, переменный ток, получаемый из сети, требуется преобразовать в нужную форму. Для этой цели нужно использовать диодный мост для сварочного аппарата. Мастер должен знать, почему это необходимо и как работает выпрямительный узел.


Принципиальная схема сварочного выпрямителя Источник promkomrostov.ru

Преобразование энергии при работе сварочного аппарата

При подключении к сети ток сначала попадает в понижающий трансформатор. Переменное электромагнитное поле возбудит во вторичной обмотке ток с нужными для сварочного аппарата параметрами. У него будет меньшее напряжение и большая сила тока.

Затем он проходит через выпрямительный блок, который обеспечит то, что ток будет иметь полярность одного знака. При этом останутся значительные пульсации. Чтобы их сгладить, его пропустят через конденсаторный блок. После него электроэнергия, используемая непосредственно для дуговой сварки, будет в значительной степени стабильна для того, чтобы создать качественный и надёжный шов.


Схема работы диодного моста Источник promkomrostov.ru

Различные виды сварочных выпрямителей

В зависимости от модели для этой цели могут применяться различные схемы. Используются следующие виды выпрямителей:

  • Работающие на основе трансформатора.
  • Построенные на применении транзисторов, которые обеспечивают выпрямление и сглаживание тока.
  • Диодные мосты.
  • При помощи дросселя, который предназначен для сдерживания резких скачков тока и напряжения.
  • На основе использования тиристоров.
  • Преобразователи-инверторы, которые повышают частоту, приводят ток и напряжение к нужным для работы параметрам.

Применение диодного моста считается одним из самых эффективных методов получения тока с нужными для работы параметрами.

Далее в видеоролике рассказывается о том, как собрать диодный мост:

Разновидности диодов Шоттки

Все полупроводниковые элементы, работающие по принципу барьера Шоттки, делятся по мощности на:

  • высокой;
  • средней;
  • малой мощности.


Сдвоенный диод
На рисунке показан сдвоенный элемент, являющий собой по сути два элемента. Они расположены в едином корпусе, в одно целое соединены катодом или анодом. В этом случае чаще всего имеется три вывода диода. При идентичных параметрах собранных таким образом элементов обеспечивается надежность работы всего устройства, в первую очередь, за счет единой температуры.

Видео описание

Как собрать диодный мост

Существуют также другие способы классификации сварочного оборудования. Часто применяется та, которая построена на использовании различных видов характеристик:

  • Выпрямители, для которых типичны крутопадающие характеристики, обычно применяются для ручной дуговой сварки. Их также используют для работ с не плавящимися электродами в специальной газовой среде. Такой аппарат способен создавать радиопомехи, которые подавляются с помощью использования соответствующих фильтров.
  • Устройства с жёсткими характеристиками используют для работы с плавящимися в углекислом газе электродами.
  • Универсальные устройства могут использоваться для всех видов сварочных работ.

Эти устройства нужно различать по силе используемого тока. Силовые диоды рассчитаны на работу в тех случаях, когда она является значительной. Сварочные аппараты промышленного уровня, предназначенные для трёхфазного напряжения 380 В, могут работать с током величиной до 400 А. Для однофазных она равна 125-180 А.


Принцип работы схемы сварочного аппарата Источник ice-people.ru

Плюсы и минусы применения диодного моста

В некоторых приборах вместо того, чтобы применять диодный мост для сварочного аппарата, в конструкцию включается трансформатор. Последний способ обеспечивает менее качественную работу. Схема с диодным мостом позволяет воспользоваться такими преимуществами:

  • С его помощью электрическая дуга становится более стабильной.
  • Выпрямление тока способствует более экономному расходу энергии в процессе работы.
  • Относительно высокий коэффициент полезного действия.
  • Выпрямитель не только производит преобразование тока, но и выполняет стабилизацию напряжения. Он позволяет сварочному аппарату уверенно работать даже в тех случаях, когда электросеть является нестабильной.
  • Во время выполнения сварки уменьшается количество брызг.
  • По сравнению с применением трансформатора при использовании диодного моста аппарат имеет меньший вес и более компактные размеры.
  • Проведение сварочных работ обеспечивает более высокую надёжность соединения.


Сварочный выпрямитель в разобранном виде Источник ice-people.ru
Однако применение диодных мостов также имеет следующие недостатки:
  • Важную роль играет параметры поступающей из электросети энергии. Применение диодных мостов выдвигает определённые требования по стабильности.
  • Более высокое качество работ связано с небольшой потерей мощности.
  • Более высокий риск возникновения короткого замыкания.
  • Применение этого способа обуславливает увеличение стоимости аппаратуры.

Использование диодных мостов для выпрямления обеспечивает более высокое качество сварки.


Мастер должен постоянно следить за работоспособностью аппарата Источник radioelementy. ru

Производство диодов Шоттки

В качестве полупроводниковой составляющей используются стандартные материалы – кремний, германий и арсенид галлия. На них в процессе изготовления радиокомпонентов напыляются такие металлы, как золото, серебро, палладий, вольфрам. Именно эти элементы таблицы Менделеева обеспечивают достаточно высокий потенциальный барьер, определяющий функциональность диодов Шоттки. Германиевые радиокомпоненты показывают высокую устойчивость к изменению температурного режима, поэтому данный материал чаще кремния и арсенида галлия используется при производстве диодов для мощных схем питания. Зато кремниевые и галлиевые элементы демонстрируют лучшие частотные параметры.

Как получают нужный для работы ток

Питание для сварочного аппарата должно соответствовать требованиям конкретной модели. Предусмотрено 2 варианта:

  • Однофазное напряжение 220 В. Оно часто используется для работы бытовых сварочных приборов. Оно обеспечивает менее равномерный ток по сравнению с трёхфазным.
  • Трёхфазное напряжение 380 В. Этот вариант часто применяется при осуществлении промышленной сварки. Он доступен для бытовых целей при условии, что хозяин может обеспечить эту возможность. Такие аппараты работают более стабильно и качественно.

Частота в обоих случаях равна 50 Гц.

О регуляторе тока для проведения сварки рассказано в ролике ниже.

Диод Шоттки в ВЧ цепях

Также диоды Шоттки обладают быстрой скоростью переключения. Это значит, что мы можем использовать их в высокочастотных (ВЧ) цепях.

Итак, возьмем генератор частоты и выставим синус частотой в 60 Гц

Возьмем диод 1N4007 и диод Шоттки 1N5817. Подключим их по простой схеме однополупериодного выпрямителя


и будем снимать с них показания

Как вы видите, оба они прекрасно справляются со своей задачей по выпрямлению сигнала на частоте в 60 Гц.

Но что будет, если мы увеличим частоту до 300 кГц?

Ого! Диод Шоттки более-менее справляется со своей задачей, что нельзя сказать о простом диоде 1N4007. Простой диод не может справиться со своей задачей не пропускать обратный ток, поэтому на осциллограмме мы видим отрицательный выброс

Отсюда можно сделать вывод: диоды Шоттки рекомендуется использовать в ВЧ цепях.

Видео описание

Регулятор ТОКА для сварочного аппарата.
Из сети поступает напряжение, которое изменяется по синусоиде. Оно циклически становится то положительным, то отрицательным. Поступая на первичную оболочку трансформатора, постоянные изменения тока создают переменное электромагнитное поле, которое возбуждает во вторичной обмотке периодические колебания напряжения и тока. Различие состоит в том, что на выходе трансформатора потребление мощности уменьшается.

Дальше ток проходит через диодный мост. Поскольку входное напряжение изменяется по синусоиде, то на вход поступают положительные и отрицательные импульсы, которые чередуются между собой. После прохождения диодного моста в сварочном аппарате первые остаются без изменений, а вместо вторых проходят положительные, имеющие такую же амплитуду. Таким образом на выходе возникает сильно пульсирующее напряжение одного знака.

Для того, чтобы сгладить пульсацию, дальше для обработки применяется конденсаторный блок. На его выходе получается постоянное напряжение, имеющее высокий уровень стабильности.


Схема и вид диодного моста из 4 диодов Источник radioelementy.ru

Как выбрать

Наиболее популярным типом диодного моста заводского изготовления является ВД306. Он удобен тем, что оснащается возможностью выполнять плавную регулировку. Нужно учитывать, что при работе он потребляет 12 кВт электричества. Вес этого устройства достигает 100 кг. Такой прибор наиболее удобно использовать для промышленной сварки.

Диодный мост можно сделать своими руками. Его изготавливают из силовых диодов. В составе схемы их может быть от двух до пяти. Самостоятельно сделанный диодный мост будет стоить дешевле, но для его создания специалист должен профессионально разбираться в аппаратуре.

Сварочный аппарат, рассчитанный на трёхфазное напряжение 380 В имеет наилучшие эксплуатационные характеристики. Однако для него не всегда на месте работы имеется соответствующая сеть электропитания. Например, если потребуется выполнять сварку на дачном участке, то вряд ли получится обеспечить его энергией.

Такие аппараты являются более тяжёлыми по сравнению с теми, которые используют однофазную сеть. Вес последних находится в пределах 30-80 кг.

Для надёжной работы диодного моста нужно, чтобы используемые значения напряжения и силы тока, на которые он рассчитан, превосходили реальные в 1,5-2 раза. Максимальное обратное напряжение применяемых диодов должно быть в два раза выше по сравнению с тем, которое даёт трансформатор. Мощные диоды для сварочного аппарата необходимы для того, чтобы работа была безотказной.


Описание работы диодного моста Источник radioelementy.ru

Что такое диод Шоттки

От обычного диодного элемента он отличается маленьким падением напряжения. Помимо полупроводника, в составе имеет металл. Название – в честь немецкого физика Вальтера Шоттки, открывшего так называемый эффект Шоттки.

На заметку!

В качестве металла для стабилитрона Шоттки может быть карбид вольфрам, карбид кремния, палладий, платина, золото, арсенид галлия и другие.

Правила техники безопасности при использовании

Многие виды диодов для сварки не могут полноценно работать при чрезмерной запыленности. Поэтому перед применением их нужно продуть. Одно из наиболее удобных средств для этого — использование бытового фена. С его помощью можно не только устранить пыль, но и убрать влагу, которая влияет на электрические характеристики оборудования. Такую продувку необходимо проводить не реже раза в квартал.


Диодный мост для сварочного аппарата Источник prosvarku.info

Если сварочный аппарат не использовался в течение года, то перед применением его необходимо прогреть. Для этого аппарату дают возможность немного поработать на всех имеющихся режимах. Время, в течение которого проводится эта подготовка, должно быть не меньше двух часов.

При работе сварочный аппарат потребляет большое количество энергии. Важно следить за тем, чтобы он не перегревался. Если его температура превышает допустимую, в работе нужно сделать перерыв.

Нужно проверять наличие изоляции на всех токопроводящих частях. Если она нарушена, её необходимо восстановить. Крепления клемм должны быть надёжными. В процессе работы сварочный аппарат обязательно заземляется. Если он перегревается, причиной может быть одна из следующих неисправностей:

  • Произошло замыкание в обмотке трансформатора.
  • Вентилятор охлаждения не работает в полную силу.
  • Нарушена изоляция сердечника.
  • Из-за неисправности вторичного контура трансформатора понижено рабочее напряжение.

При обнаружении неисправностей их нужно устранить перед тем, как начать использовать сварочный аппарат.


Ремонт сварочного выпрямителя Источник kedrweld.ru

Ремонт инвертора Telwin 165 своими руками

В данной статье немного приоткроем завесу над буднями обычного сервисного центра по ремонту сварочной техники. Сегодня вашему вниманию представляем ремонт сварочного инвертора Telwin Force 165. Возможно, ознакомившись с предоставленной информацией, вы сможете устранить некоторые неисправности своими руками. И помните, не беритесь за ремонт, если не уверены в своих действиях, в результате, это всегда обходится дорого.

Как ни банально это звучит, ремонт начинается с разборки аппарата. Для начала снимается ручка, которая зафиксирована на 4 винтах. Затем откручиваются 2 винта, расположенные на пластмассовой части (держат переднюю и заднюю панель) и 2 винта, которыми зафиксирован корпус по бокам). Также не забудьте снять ручку регулятора тока, потянув ее на себя, потому что она не позволит передней панели инвертора отделиться от общего корпуса.

Диагностика начинается с поверхностного осмотра платы. Нужно внимательно посмотреть, нет ли перегоревших дорожек, поврежденных элементов и тому подобного. При беглом осмотре сразу видно, что вышел из строя зарядный резистор, который отвечает за плавный заряд конденсаторов.

Без него будет большой удар в сеть. То, что сгорел зарядный конденсатор говорит о 3 вещах:

  • Битый диодный мост

  • Пробиты электролитические конденсаторы;

  • Силовые ключи – IGBT транзисторы.

 

Приступаем к прозвонке

Начать прозвонку лучше с выходных клемм, таким образом проверяется годность выходного диодного моста.

Затем проверяются

  • входной мост с обратной стороны платы;
  • диодный мост на предмет КЗ;
  • конденсаторы по высокой стороне;
  • силовые транзисторы IGBT нужно замерять меду стоком и истоком, то есть между коллектором и эмиттером.

В данном конкретном случае ремонта Telwin Force 165 вышли из строя именно транзисторы.

Обычно, при выгорании транзисторов выгорают и драйверы. В таком случае транзисторы нужно демонтировать. После демонтажа транзисторов нужно проверить исправность драйверов. Для этого находят сопротивления 15 Ом и звонят их в режиме прозвонки тестера. Если они целы, большая вероятность, что драйвер годный. Если же эти резисторы в обрыве, тогда придется полностью проверить драйвер. Рядом расположены диоды и транзисторы, их проверяют на пробой.

Перед включением нужно убедиться, что у нас по высокому нет замыкания (что замыкание было действительно в транзисторах). Проверяем на конденсаторах.

Топология данного инвертора, Telwin 165, это косой полумост. Выходной трансформатор включен между транзисторами. Почему так называется, косой полумост? Транзисторы включены как бы наискось. В другом косом плече моста стоят разрядные диоды. Их нужно прозвонить заранее, потому что при пробое транзисторов очень часто эти диоды тоже пробивает.

Проверяют также супрессоры – снабберы транзисторов. Они вылетают редко.

Если КЗ нет, нужно подать питание и осциллографом посмотреть, какой сигнал приходит на транзисторы. Многие ремонтники смотрят на форму сигналов на затворах, но мы рекомендуем от эмиттера до затвора впаивать конденсатор 220 -1000 пФ. Тем самым имитируется емкость затвора и нагружается цепочка драйвера. Таким образом, весь драйвер выходного транзистора думает, что он работает на затвор транзистора. Осциллограмма будет примерно такой, как при работе с реальным транзистором. Без нагрузки все может хорошо показывать, под нагрузкой – мы увидим, какая будет форма.

Перед подключением питания в обязательном порядке понадобится стоваттная лампочка с двумя проводами. Если вы не опытный ремонтник, вам нужно обрезать дорожку на плате. Дело в том, что вы можете не заметить замкнутый трансформатор, битый снаббер, диоды и т.д. Разрез питающей дорожки вас спасет от дорогостоящего выхода всей силы из строя.

После любой манипуляции, когда вы включили питание, а потом выключили его, нужно на лампочку разрядить конденсаторы. Напряжение на них смертельное, 310В, может быть даже летальный исход.

В процессе наладки, между двумя разрезанными дорожками впаивается лампочка, которая ограничивает ток, идущий через выходную часть. И даже если где-нибудь что-то будет не так (занижена частота, пробиты трансформаторы, выход и т.д.), лампочка просто загорится в полный накал, а все остальное останется целым.

В Telwin Force 165 схема построена следующим образом: как таковая отсутствует дежурка, но … через резистор от сетевого напряжения (310В) заряжаются конденсаторы, которые дают подпитку ШИМу и он короткими импульсами пытается запустить силовую часть. В момент запуска силовой части отвод из силового трансформатора через диод и кренку начинает питать всю схему. Вся схема «заводится» — в этот момент щелкает реле и включается вентилятор. Таким образом производится запуск инвертора, т.е он работает на самоподпитке (не от дежурки). Если вы включили инвертор и щелкнуло реле, завращался вентилятор – это значит, что сила «завелась».

В конкретной рассматриваемой плате при подаче питания на указанных на фото выводах между эмиттером и затвором должны быть короткие «пачки» импульсов – попытки запуска — примерно раз в одну секунду.

Для проверки нужно подпаять минусовой щуп осциллографа на эмиттер.

Важный момент! Напряжение, которое вы подаете, должно быть развязано от сети гальванически, чтобы осциллограф и все остальные приборы, которые вы подключаете, не попали попали под фазу (включая человека, который ремонтирует инвертор).

Другой щуп осциллографа ставится на затвор и подается питание.

На экране осциллографа должны появится серия запускающих импульсов. Значит, драйвер, ТГР, и управляющий ТГРом транзистор – все в рабочем состоянии.

Затем, отключается питание, разряжаются конденсаторы на лампочку и производится переключение на другое плечо.

Проверяются импульсы на другом плече. С помощью осциллографа вы можете измерить размах  посчитать их длительность.

 

Запаиваем весь конечный каскад и пробуем его запустить, потому что все работает в штатном режиме, о чем свидетельствует описанная проверка.

При установке новых силовых IGBT –транзисторов все поверхности алюминиевых радиаторов, к которым они будут прилегать, должны быть идеально чистыми: очищены от любых загрязнений и промыты спиртом.

Проведите пальцем по радиатору в месте установки транзисторов: не должно быть вкраплений, отверстия под резьбу без заусениц и не должны возвышаться (когда откручивают винт, бывает как-бы «вытаскивают» резьбу из алюминия – получается бугор).

Нужно убедиться, что на IGBT-транзисторах нет вкраплений, потому что любая песчинка сделает зазор между транзистором и радиатором, соответственно, функция теплоотвода не будет выполняться в полной мере.

Пасту КПТ-8 (Кремнийоргани́ческая Па́ста Теплопрово́дная) ГОСТ 19783-74, используемую для улучшения теплообмена между мощными электронными компонентами и радиатором, нужно наносить на транзистор исключительно из тюбика. Не нужно выковыривать пасту лопатками из банок.

Пасту нужно мазать как можно меньшим слоем и только на металлическую часть. При затяжке транзистора она должна едва выйти из-под корпуса. Толстый же слой приводит к деформации транзистора.

Радиаторы с транзисторами обратно устанавливаются на плату и запаиваются. В технологический разрез дорожки платы, о котором говорилось ранее, впаивается лампочка, после чего подается питание. Должно щелкнуть реле и включиться вентилятор, это значит, что силовая часть запустилась. Если лампочка не горит, это говорит о том, что все работает нормально и ток покоя в норме.

Нужно проверить выход. На выходных клеммах инвертора должно появиться напряжение. Проводите все работы очень аккуратно, потому что схема в  момент проверки находится под высоким напряжением 310В по постоянному току!

К выходным клеммам подключается небольшая лампочка 40 Вт и если все в норме, она должна загореться – силовая часть в рабочем состоянии.

Далее плата промывается изопропиловым спиртом от паяльного флюса, восстанавливается «разорванная» дорожка и нагружается на реостат (проверяется выходной ток).

Регулятор тока выводится на минимум и подключается реостат. Ставятся щупы и снимается напряжение холостого хода. Подключается нагрузка и регулируется ток ручкой инвертора. В данном конкретном случае ремонта ток не регулировался, т.е. был постоянно на максимальном своем значении. Если бы в качестве нагрузки был бы подключен не реостат, а реальный сварочный электрод, при первом же касании о металл этим электродом, вся силовая часть сгорела бы снова, так как инвертор постоянно работает на максимальной своей мощности! Оказывается, изначальная проблема, приведшая к поломке, заключалась в отсутствии регулировки тока. Это говорит о том, что неисправность находится где-то в задающем генераторе. Следствие выбитой силы уже было отремонтировано, а причину – нужно искать.

За регулировку тока отвечает трансформатор, через который проходит первичная обмотка силового трансформатора. Нужно проверить целостность вторичной обмотки этого регулировочного трансформатора. Операционник LM324 проводит сравнение между установленным положением ручки регулятора тока в одном плече и полученными данными с указанного на фото транса в другом плече.

 Результаты, полученные операционником, подаются на микросхему ШИМ (задающий генератор работы всей силовой части) и от длительности его импульсов зависит выходной ток. Длительность же импульсов задается операционной микросхемой на основании  полученных данных между установленной ручкой и тем, что пришло с трансформатора. В данном случае ремонта данная схема не работает. Нужно устанавливать причину.

Заменой микросхемы компаратора LM324 проблема была решена, а ремонт инвертора завершен. Дальнейшее испытание на реостате показали, что аппарат полностью исправен, а ручка регулировки тока работает, как и положено.

Источник:  Powerful Electronics

Сварочный диод, Сильноточный выпрямительный диод

Сварочный диод — это сильноточный выпрямительный диод, который обычно используется на среднечастотном точечном сварочном аппарате, точечной сварке MFDC, шовном сварочном аппарате. В качестве выхода сварочного выпрямительного диода. Мы являемся крупнейшей производственной базой сварочных диодов в Китае. Диоды для сварки дома 12000A и диоды для сварки бесквартирного типа 10500A, 13500A. Благодаря стабильному качеству и длительному времени работы, они завоевали похвалу многих клиентов.Например. производитель контактной сварки, поставщики сварочных роботов, производители автомобилей и т. д.

 

Сварочные диоды Особенности:


1,Высокий прямой ток

2, Низкие потери прямого и обратного восстановления

3,Сильный ток до 13500А

4, частота: 1000-2000 Гц

 

Типичные области применения сварочных диодов

:

 

1, точечная сварка постоянным током средней частоты (сварочный аппарат сопротивления MFDC)

Машина для точечной сварки, Машина для шовной сварки

2, Сварочный трансформатор IT Gun, Трансформатор роботизированной пушки

 

Список артикулов сварочных диодов:

 

9

 

Габаритный чертеж сварочного диода:

(D1-D3: Корпус выпрямительного диода.D18-D20: бескорпусный выпрямительный диод)

 

 

 

Загрузить описание сварочных диодов:

Каталог сварочных диодов

Сварочный диод ZP7100A 400 В

ZP10500A-400V Сварочные диоды

ZP12000A-200-400V Сварочные диоды

ZP13500A-400V Сварочные диоды

 

 

 

 

Лазерный диодный сварочный аппарат-UWLASER лазерный сварочный аппарат-UWLASER Welding

Лазерный диодный сварочный аппарат-UWLASER лазерный сварочный аппарат-UWLASER Welding

选择国家及语言

Сварочный аппарат с лазерным диодом

UW обладает высочайшей эффективностью фотоэлектрического преобразования.Для начала нового бизнеса, увеличения производства или расширения существующего ассортимента продукции вы можете использовать UW LASER DIODE. Высококачественные компоненты UW LASER DIODE обеспечивают минимальное время простоя и обслуживания. Лазерный диодный сварочный аппарат UW также имеет самый высокий срок службы лазера на рынке.

Какой материал и толщину можно сваривать?

Деталь № ПЧ (А. В.) VRRM IFSM Схема
ZP4000A / 200В-400В 4000A 200V-400V 45KA D1
ZP7100A / 200В-400В 7100A 200V-400V 55KA D1
ZP10500A / 200В-400В 10500A 200V-400V 70KA D18
ZP12000A / 200В-400В 12000A 200V-400V 85KA D2
ZP13500A / 200В-400В 13500A 200V-400V 85KA D19
ZP16000A / 200В-400В 16000A 200V-400V 120KA D3 D3
ZP18000A / 200v-400V 18000A 200V-400V 120KA D20

1

PP

PC

PBT

×

×

PC

×

6

×

10

10

×

10

10



6

прозрачный материал


ABAS

PMMA

PA

Контур
Сварочный

ПП

×

×

×

×

×

ABAS

×

×

ПММА

×

9000 2 √

×

×

PBT

×

×

×

PA

×

×

×

×

×

1

9005

1.Лазерный диод с более высокой эффективностью электрооптического преобразования, более компактным размером и более конкурентоспособной ценой, чем волоконный лазер. Благодаря лазерному диоду с большим точечным лучом обеспечивается равномерное распределение энергии, что больше подходит для сварки пластмасс, лазерной пайки и т. д.

Преимущества

1. Миниатюрная конструкция.

2. Долгий срок службы.

3. Высокая эффективность электрооптического преобразования.

4. Нет расходных материалов.

5. Равномерное распределение энергии.

Заявка

Технические данные

нет записи

9003

0

7

0

50W

0

диод

0

CW

0

Общая мощность

0

красный свет

блок питания

Устойчивость энергии

0

Лазерная длина волны

0

1

10

1

200um

200um

0

Длина волокна

0

Воздушное охлаждение

0

Размер машины

0 0

Машина Вес

модели

Max Laser Power

100W

лазерная среда

диод

лазер работает

CW

300W

600W

600W

красный свет

AC220V ± 10% 50 / 60HZ

AC220V ± 10% 50 /60 Гц

Электрооптическая эффективность

> 40%

> 40%

> 40%

<± 1%

<± 1%

<± 1%

915nm

915NM

200um

5 м

5 м

NA оптического волокна

<0.22

<0.22

<0.22

Воздушное охлаждение

610L * 480W * 190H (мм)

610L * 480W * 190H (мм)

33 кгс

33 кг

Блоки лазерного вывода

Чем больше вас интересует

Резистивная и ударно-дуговая сварка диодов, конденсаторов, силовых выпрямителей

СОПРОТИВИТЕЛЬНАЯ СВАРКА производится за счет тепла, полученного от сопротивления на стыке металлических предметов потоку электрического тока через соединение.Как правило, соединение поддерживается внешней силой, которая прижимает объекты друг к другу. Закон

Ома является основополагающим для контактной сварки. Этот закон гласит: «Если напряжение остается постоянным, ток, протекающий через любую цепь, обратно пропорционален сопротивлению в этой цепи». Э=ИК. E=вольты, I=ток в амперах, R=сопротивление в омах.

Основным требованием для контактной сварки является выделение тепла. Формула мощности, рассеиваемой в электрической цепи: P=I²R.P=мощность в ваттах, I=ток, R=сопротивление. Ток, протекающий в амперах, одинаков во всех частях одноцепочечной цепи независимо от сопротивления от точки к точке. Однако тепло, выделяемое в точке, будет прямо пропорционально сопротивлению в этой точке.

При контактной сварке детали проектируются так, чтобы иметь наибольшее сопротивление и, следовательно, наибольшее тепловыделение в точке, где требуется сварка. Соединительные провода рассчитаны на очень низкое сопротивление при одинаковой силе тока.Следовательно, соединительные провода остаются относительно холодными.



В точках A и C на рис. 1 сопротивление электрода к проволоке и электрода к заготовке сведено к минимуму за счет использования медно-вольфрамового материала, который обеспечивает как низкое электрическое сопротивление, так и хорошую стойкость к физическому износу.

В точке B на рис. 1 острие долота, врезанное в проволоку, обеспечивает начальную точку высокого сопротивления, которая приводит к точке наивысшего нагрева.

Тепловая энергия, выделяемая в месте сварки и соединительных электродов, выражается по закону Джоуля следующим образом:  W=I²RT.W=тепловая энергия в ватт-секундах или джоулях, I=ток в амперах, R=сопротивление в омах, T=время подачи тока в секундах.

Как правило, значительное количество тепла рассеивается на сопротивлении постоянного тока в трансформаторе, во всех соединительных узлах, линиях шины к электродам, электродах и интерфейсах, а также индуктивных потерях переменного тока в трансформаторе. То есть тепло выделяется и теряется во многих точках, кроме самого соединения.

С добавлением эффекта потерь формула тепловой энергии принимает вид: H=I²RTK.K=коэффициент тепловых потерь.

Потери в первую очередь вызваны излучением светильников и предметов в окружающий воздух. Поскольку эти потери нелегко контролировать, важным фактором является время подачи тока.

Если тепло, выделяемое приложенным током, поднимает температуру соединения выше точки плавления металла, в различных точках могут образовываться газовые карманы, что приводит к взрыву мельчайших частиц, что называется «искрением».” При дальнейшем повышении температуры зона термического влияния сдвинется дальше вглубь подводящего провода и вызовет обесцвечивание.

Поскольку тепло, выделяемое в точке, пропорционально квадрату тока, без учета потерь удвоение тока приведет к учетверению тепла, выделяемого за заданный период времени. Изменение генерируемого тепла может быть получено либо за счет изменения уровня тока, либо за счет изменения продолжительности времени. Однако передача тепла через металл, окружающий место соединения, занимает конечное время.В результате, для образования сварного шва надлежащего размера продолжительность времени не может быть сокращена ниже минимума, независимо от увеличения тока. Обычным эффектом сильного тока с недостаточной продолжительностью времени является настолько быстрое выделение тепла, что на контактных поверхностях происходит горение.

Давление сварки — это сила на единицу площади, действующая на СОЕДИНЕНИЕ СВАРКИ и РЕЗЕРВНЫЙ ЭЛЕКТРОД со стороны ЗАЖИМНОГО ЭЛЕКТРОДА СВАРКИ. Внешняя сила сближает детали и поддерживает постоянное давление на стыке во время процесса сварки.

Сварочное давление не входит непосредственно в только что рассмотренную формулу, но оно имеет прямое влияние на сварочный ток, поскольку влияет на сопротивление на стыке двух заготовок.

Для контактной сварки доступны различные сварочные источники питания. Существует четыре основных категории: ЕМКОСТНЫЙ РАЗРЯД С НАКОПЛЕНИЕМ ЭНЕРГИИ, СИНХРОННЫЙ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК, ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ПОСТОЯННЫЙ ТОКА И СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ НА ЧИСТОМ ПОСТОЯННОМ ТОКАХ.

Типичный пример показан на блок-схеме на рис. 2.Он состоит из силовой цепи, способной переключать обе половины сетевого напряжения переменного тока (рис. 2А), схемы обнаружения нулевого напряжения для синхронизации переключения силовой цепи, временной схемы для запуска силовой цепи на желаемое время сварки. и сварочный трансформатор для преобразования высокого напряжения при слабом токе в низкое напряжение (обычно от 2 до 6 вольт) при сильном токе.

Выход синхронного источника питания переменного тока обычно регулируется тремя способами, как показано на рис. 3 (ниже):

  1. Настройка нагрева — контролирует процентную долю каждого полупериода линейного напряжения, подаваемого на сварочный трансформатор, относительно точки пересечения нуля переменного напряжения.(Рисунок 3А)
  2. Половина или полный цикл — настраивает блок питания на подачу последовательных полупериодов линейного тока той же полярности или чередующейся полярности. Полный цикл обеспечивает как минимум один полный цикл линейного тока. (Фиг.3В и 3С)
  3. Количество циклов — устанавливает количество циклов сетевого тока, подаваемого при каждом срабатывании сварочного аппарата. (Рисунок 3D)
Типичная схема показана на рисунке 4 (ниже). Конденсатор(ы) заряжается постоянным током от выпрямителя или генератора.Энергия сварки хранится от 50 до 300
VDC, а затем разряжается механическим или электрическим методом переключения на первичную обмотку сильноточного сварочного трансформатора.

Элементы управления для этого сварочного источника питания:

  1. Приложенное напряжение — регулировка напряжения, хранящегося в конденсаторах.
  2. Количество емкостей — регулировка количества конденсаторов.
  3. Сварочный ток — регулировка отводов на сварочном трансформаторе для изменения напряжения на вторичной обмотке.
Существует четыре типа дюмета: ОКИСЛЕННЫЙ, БОРИРОВАННЫЙ ДУМЕТ, ПОКРЫТЫЙ
. ДУМЭТ И ГОЛЫЙ ДУМЭТ.

Оксидированный дюмет состоит из плакированного медью никелевого железа, который подвергается процессу нагрева, в результате которого на поверхности плакированного медью образуется оксид меди. Этот дюмет обычно используется в тех случаях, когда в процессе герметизации используется некоторая форма контролируемой атмосферы.

В борированном дюмете также используется омедненное никелевое железо, которое подвергается окислению. Однако после окисления думет подвергается термообработке раствором буры для образования поверхности тетрабората натрия, что облегчает герметизацию стекла в процессах пламенного типа.

CCFE (железная стальная проволока, плакированная медью) бывает различных размеров и имеет проводимость в диапазоне от 20% до 88%. Проводимость чистой меди считается 100%.

Для изготовления приваренного к CCFE узла дюмета, как показано на рис. 6, необходимо сначала отрезать заготовку дюмета до нужной длины. Этот надрез, выполненный должным образом, требует, чтобы на обоих концах отрезанного куска не было заусенцев и чтобы пятно меди было нанесено примерно на 75% поверхности, противоположной сварному шву, как показано на рис. не должно быть царапин или следов, которые могли бы повлиять на уплотнение стекла по металлу.Затем проволока CCFE отрезается по длине, образуя острие типа долота, как показано на рисунке 8B. Эта точка долота срезана под разными углами, обычно <30%, чтобы обеспечить точку относительно высокого сопротивления в месте сварного соединения.

Заготовка дюмета и проволока CCFE соединяются вместе под давлением, и сварочный ток подается через набор зажимных зажимов на проволоку CCFE и через электрод, который контактирует с заготовкой дюмета на стороне, противоположной сварному шву, как показано на рис. 1.Когда ток проходит через заготовки, относительно высокое сопротивление интерфейса CCFE/Dumet приводит к быстрому нагреву соединения, поскольку сварочное давление прижимает две заготовки друг к другу, сваривая два металла. Фактический процесс сварки сварных швов DO 41 и DO 35 занимает от 3 до 8 миллисекунд, в зависимости от материала, проводимости и размера проволоки.

Сварные швы между танталом используются для изготовления анодов танталовых конденсаторов. Фактический процесс сварки такой же, как и при сварке дюмета с CCFE.Однако, поскольку заготовки прессуются из порошкообразного тантала, их необходимо подавать в сварочный аппарат с помощью вибрационной чаши и подающего устройства. Процесс контактной сварки хорошо подходит для этого типа сварки, потому что тантал при нагревании очень вступает в реакцию с кислородом и другими газами и может воспламениться от электрической дуги.

Сварка сопротивлением не образует дуги, которая могла бы вызвать быстрое окисление порошкообразной заготовки тантала. Он также сводит к минимуму воздействие как кислорода, так и азота, которые могут вызвать образование оксидов и нитридов в сварном соединении и в области вокруг сварного шва.Обработка, правка и резка тантала требуют осторожности, чтобы избежать прилипания смазочных масел, которые могут повредить готовый конденсатор.

Тантал чрезвычайно абразивен. Для этого требуется, чтобы резка производилась инструментами из карбида вольфрама, а матрицы ротационного выпрямителя были изготовлены из керамики или нейлона для предотвращения преждевременного износа. Поскольку тантал очень абразивный, танталовая пыль, которая накапливается на сварочных аппаратах, должна удаляться путем ежедневной очистки, чтобы предотвратить чрезмерный износ движущихся частей.

Ударная сварка — это процесс сварки, при котором тепло получают от дуги, возникающей в результате быстрого разряда электрической энергии через зазор, и удара обрабатываемой детали, который применяется во время или сразу после электрического разряда. Неглубокий слой металла на контактных поверхностях заготовки оплавляется теплом дуги, возникающей между ними. Одна из заготовок ударяется о другую, гасит дугу, удаляет оксиды и проковывает сварной шов.

Зажигание дуги, время дуги и воздействие сварки контролируются и синхронизируются автоматически.Источник питания сварки обычно относится к типу емкостного разряда. Сварочное воздействие (сила ковки) прикладывается электромагнитными устройствами, электромеханическими устройствами, прямым приводом с кулачковым приводом, пружинами или силой тяжести.

Генерируемое тепло является интенсивным, но очень коротким по времени, и локализовано близко к стыку. Он позволяет выполнять ударную сварку небольших деталей с более крупными, а также с разнородными металлами, которые значительно различаются по удельному электрическому сопротивлению и температуре плавления.Удельное электрическое сопротивление свариваемых деталей не оказывает заметного влияния на количество тепла, выделяющегося в месте соединения. Дуга обеспечивает тепло для сварки металлов.

Удерживающий зажим, губки или патрон сварочной головки не обязательно должны быть хорошим электрическим проводником, как при контактной сварке, потому что величина проходящего тока сравнительно мала, а продолжительность тока очень короткая. Материал рабочего зажима обычно выбирается в первую очередь из-за прочности и износостойкости.Обычно используется закаленная сталь.

Ударная сварка используется для приваривания тонких проволочных выводов к нитям накала в лампах и
. к клеммам электрических и электронных компонентов, где требуется надежное соединение, способное противостоять ударам, вибрации и длительному сроку службы при повышенных температурах. Он обычно используется при сварке меди с молибденом для использования в производстве силовых выпрямителей, при изготовлении телефонных и электрических устройств, а также для крепления контактов большой площади к переключающим компонентам.

Ударные сварные швы могут выполняться на расстоянии нескольких тысячных дюйма от стеклянных уплотнений или других термочувствительных материалов без повреждения этих материалов, поскольку общее выделяемое тепло невелико и может быть локализовано. Ударная сварка может быть массивной или это может быть тонкий металл, как в катоде конденсатора может, или многожильная проволока, или сплошная проволока. Плоские заготовки любой формы могут быть приварены ударным способом к сопрягаемым плоским поверхностям с помощью наконечника для зажигания дуги.

Заготовки должны быть отдельными объектами.Концы непрерывной заготовки нельзя соединять в кольцо. Одна из заготовок сборки должна быть надежно зафиксирована в сварочной головке, чтобы ее можно было ударить по неподвижной заготовке без соскальзывания.

Ударная сварка с конденсаторным разрядом может использоваться для стыковой сварки проволоки одинакового или сильно различающегося диаметра. Для некоторых металлов диаметр проволоки может составлять всего 0,005 дюйма.

Термообработанные, холоднодеформированные или предварительно обработанные металлы не подвержены воздействию тепла ударной сварки, потому что зона термического влияния очень неглубокая, обычно всего несколько тысячных дюйма.

Очистка не имеет решающего значения для получения качественных ударных сварных швов, поскольку по крайней мере тонкий слой металла расплавляется с каждой детали и выталкивается из соединения.

Почти любая пара одинаковых или разных металлов или сплавов может быть соединена ударной сваркой. Заготовки с совершенно разным составом, температурой плавления, электропроводностью и теплопроводностью можно легко сварить вместе.

Легко свариваемые металлы включают медные сплавы, алюминиевые сплавы, никелевые сплавы,
низкоуглеродистые стали, среднеуглеродистые стали и нержавеющие стали.Также были сварены различные комбинации этих сплавов.

Медь может быть сварена ударным способом с молибденом. Хотя настоящие сварные швы между этими двумя металлами одно время считались невозможными из-за взаимной нерастворимости, испытания показали проникновение меди в молибден на 0,0004 дюйма в месте сварного соединения.

Для ударной сварки используются три типа источников питания. Это: низковольтный конденсатор, высоковольтный конденсатор и трансформатор. Будут обсуждаться низковольтные конденсаторы и источники питания высоковольтных конденсаторов.

Конденсаторы низкого напряжения с большой емкостью обычно используются в источниках питания для ударной сварки с конденсаторным разрядом. Конденсатор заряжается постоянным током от выпрямителя или генератора, а энергия сварки накапливается при напряжении от 50 до 300 В постоянного тока, а затем разряжается для выполнения сварки.

Относительно низкое напряжение делает этот тип источника питания подходящим для использования с настольными сварочными головками, поскольку оператор не подвергается воздействию чрезвычайно высокого напряжения.

Высоковольтные конденсаторы малой емкости также используются для питания при ударной сварке конденсаторным разрядом.Электрически они работают так же, как низковольтные конденсаторы, но сохраняют энергию сварки от 1000 до 6000 В постоянного тока.

Высоковольтные конденсаторы могут создавать более равномерный дуговой разряд, и использование
этого типа источника питания является одним из способов избежать необходимости в наконечнике для зажигания дуги. Высокое напряжение дает больше свободы в управлении рабочими параметрами процесса сварки. Однако более сложно и дорого обеспечить защиту оператора от напряжения, которое часто превышает 1000 вольт.

Типовая схема сварки емкостным разрядом показана на рис. 4 (ниже).

Время дуги — это временной интервал, который начинается, когда дуга инициируется, и заканчивается, когда одна заготовка касается другой, и дуга гаснет.

Факторы, влияющие на время дуги, включают рабочий металл или комбинацию рабочих металлов, массу движущейся заготовки и движущихся частей машины, размеры наконечника, сварочное напряжение и ток, сварочное усилие и синхронизацию зажигания дуги с приложением сварочного усилия. .

Кратчайшее время дуги, позволяющее сформировать прочную металлургическую связь с некоторым проникновением в заготовку, обычно используется для минимизации теплового воздействия на прилегающие участки заготовок. Типичное время дуги при ударной сварке составляет от 0,5 до 1,5 миллисекунд.

Из-за короткого времени дуги зона термического влияния очень неглубокая. Для сварки конденсаторным разрядом это часто составляет всего около 0,0015–0,005 дюйма. В ударных сварных швах между металлами, которые имеют сильно различающиеся температуры плавления, зона термического влияния может составлять всего несколько миллионных долей дюйма в металле с более высокой температурой плавления и .От 015 до 0,025 дюймов в металле с более низкой температурой плавления.

Заряд конденсатора (конденсаторов) и напряжение дают приблизительную меру энергии, затрачиваемой на сварку при дуговом разряде. Эту энергию можно рассчитать по следующему уравнению: W=1/2CE2, где W – энергия в ватт-секундах или джоулях, C – емкость в фарадах, а E – напряжение в вольтах.

Количество энергии, используемой при выполнении ударного сварного шва, зависит от площади поперечного сечения соединения, свойств обрабатываемого металла или металлов и глубины, на которую металл вплавляется в заготовку.

Сварочный ток или форма дугового разряда при ударной сварке зависит от применения и обычно не измеряется. Однако пики тока в 400 ампер эквивалентны почти 1/2 миллиона ампер на квадратный дюйм на проводе диаметром 0,032 дюйма.

Полярность не имеет значения при выполнении ударных сварных швов между заготовками из одного материала и с одинаковой площадью поперечного сечения, но может существенно повлиять на сварку разнородных металлов или материалов с разной площадью поперечного сечения.При сварке металлов с различными температурами плавления металлу с самой высокой температурой плавления или наибольшей площадью поперечного сечения обычно придается ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ полярность.

Выбор полярности имеет особое значение при ударной сварке разнородных металлов, сильно различающихся по температуре плавления, и используется для минимизации глубины околошовных зон в более низкоплавком металле.

Разница температур двух заготовок относительно полярности объясняется эффектом электронной бомбардировки анода во время дугового разряда.Эта бомбардировка анода электронами заставляет анод сильно нагреваться, достигая температуры примерно 3600° Кельвина (3326° по Цельсию). Хотя температура катода намного ниже этой, он все равно будет достаточно горячим, чтобы расплавить большинство металлов.

Усилие, используемое при ударной сварке, трудно измерить, потому что оно скорее динамическое, чем статическое, и зависит от скорости и массы движущейся детали и движущихся частей машины.

Для получения хороших сварных швов усилие сварки необходимо регулировать эмпирическим путем, пока не будет достигнуто надлежащее качество сварки.Сварочное усилие может создаваться электромагнитом, силой тяжести, прямым приводом с кулачковым приводом или пружиной, в зависимости от типа сварочного аппарата и соединяемых деталей.

При ударной сварке используются три метода зажигания дуги.

При высоковольтном пуске дуга зажигается путем приложения к заготовкам напряжения постоянного тока, достаточно высокого для преодоления сопротивления воздуха в зазоре между заготовками при их движении навстречу друг другу. Воздух ионизируется, и начинается подача сварочного тока.

В методе RF-START процесс включает наложение высокочастотного переменного тока высокого напряжения на постоянный ток низкого напряжения через зазор между заготовками. Высокочастотное поле ионизирует воздух в промежутке, создавая дугу, а постоянный ток низкого напряжения от конденсаторов поддерживает дугу. Этот метод зажигания дуги используется в некоторых низковольтных сварочных аппаратах ударного действия с конденсаторным разрядом. Это устраняет необходимость подготовки наконечника на одной из заготовок

.

В третьем методе STARTER NIB изготавливается, как показано на рисунке 5A, на одной из заготовок путем разрезания ее под углом или в форме кончика долота.Постоянный ток низкого напряжения, подаваемый конденсаторами, при соединении двух заготовок создает достаточно тепла, чтобы расплавить перо, которое нагревается так быстро, что происходит взрыв расплавленных частиц. Этот взрыв способствует дальнейшему формированию электрической дуги, которая затем постепенно распространяется по месту соединения.

По мере того, как детали приближаются к контакту, а конденсаторы разряжаются, расплавляя наконечник, сильный нагрев дуги нагревает поверхность рабочей поверхности до температуры плавления за долю миллисекунды.Когда одна заготовка ударяется о другую с высокой скоростью, расплавленный металл выбрасывается из границы рабочей поверхности, и заготовки соединяются вместе, чтобы завершить сварку. Последовательность шагов графически показана слева на рис. 5.

Тщательный контроль напряжения, емкости, скорости удара и предельного сопротивления важен для получения качественного сварного шва. Напряжение и емкость определяют количество энергии, хранящейся в системе, и, таким образом, способность дуги выделять тепло.Скорость удара определяет количество энергии ковки. Ограничительное сопротивление регулирует пиковый разрядный ток.

Взаимодействие этих четырех параметров определяет продолжительность дуги и время дугового разряда. Быстрое сближение заготовок вызывает дуговой разряд.

Обычно условия регулируются таким образом, чтобы получить кратчайшее время дуги, позволяющее стабильно получать сварные швы с требуемыми свойствами. Если заготовки соединяются слишком рано, дуга гаснет до того, как рабочие поверхности обеих заготовок расплавятся.Если удар задерживается слишком долго после зажигания дуги, расплавленные границы раздела могут затвердеть, не позволяя вытеснению оксидов и избыточного расплавленного металла.

Как показано в правом верхнем углу Рис. 5, пиковый сварочный ток достигается почти сразу после зажигания дуги (точка A). Затем ток быстро затухает во время дугового разряда (точка B). Ток увеличивается до вторичного пика при контакте заготовок (точка C) из-за внезапного падения электрического сопротивления, а затем спадает до нуля в течение дополнительных 3-5 миллисекунд.

Как показано в правом нижнем углу рисунка 5, напряжение на сварном шве очень быстро снижается (точка A) до части его начального значения холостого хода, когда дуга инициируется близким приближением движущейся детали к неподвижной детали. кусок. Затем напряжение снижается менее быстро (точка B) по мере продолжения дугового разряда. Дуга гаснет при контакте заготовок (точка C). После типичного времени дуги 0,25 и 1,15 мс напряжение почти мгновенно падает почти до нуля.

Большая разница в температуре плавления молибдена и циркониевой меди диктует, что единственным практическим методом соединения этих металлов является использование ударно-дуговой сварки.

Для запуска сварочного тока можно использовать любой из трех методов зажигания, упомянутых в разделе о запуске дуги. Однако наиболее распространенными методами являются NIB и RF START. Из-за низкой температуры плавления циркониевой меди по сравнению с температурой плавления молибдена при сварке из сварного соединения выходит довольно большое количество циркониевой меди.

Эти сварочные брызги могут вызвать проблемы. Проблемы заключаются в избытке меди на поверхности молибденовой заготовки и загрязнении рабочей зоны и станков, что может помешать последовательной сварке последовательности деталей.

Одним из решений является сварка в масляной ванне для затвердевания и удаления горячих частиц меди, как только они покидают зону сварки. Эта масляная ванна также помогает контролировать процесс сварки, создавая атмосферу с пониженным содержанием кислорода во время сварки.

Когда масло используется для сдерживания сварочных брызг, NIB START является наиболее приемлемым средством запуска сварного шва.Метод RF START неприемлем для использования с маслом, поскольку диэлектрическая прочность масла повлияет на время высокочастотного разряда и предотвратит прочную сварку заготовок.

CIT имеет опыт сварки тантала с танталом с 1979 года по настоящее время. Модель CIT 7200/1 с нестандартным блоком питания была разработана специально для приваривания танталовой анодной проволоки к танталовому аноду.

Энергия, необходимая для сварки, накапливается в электролитических конденсаторах, которые заряжаются от регулируемого источника постоянного тока через токоограничивающий резистор до заданного напряжения.Затем заряженные конденсаторы подключаются к первичной обмотке сварочного трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора соединяется с заготовками, где сварка завершена.

Процесс сварки сопротивлением хорошо подходит для этого типа сварки, потому что тантал при нагревании сильно реагирует с кислородом и другими газами и может воспламениться от электрической дуги. Сварка сопротивлением не создает дуги, которая могла бы вызвать быстрое окисление порошкообразной заготовки тантала. Он также сводит к минимуму воздействие как кислорода, так и азота
, которые могут вызвать образование оксидов и нитридов в сварном соединении и в области вокруг сварного шва.

С танталовыми анодами обращаются очень осторожно, чтобы предотвратить их физическое повреждение и загрязнение маслом. Они подаются из чаши вибрационного питателя через направляющую из нержавеющей стали в инжекторы из закаленной стали и узлы подачи штифтов к сварочным губкам из вольфрамовой меди. Танталовая вертикальная проволока подается с катушки на вращающийся станок для правки проволоки. Нейлон используется в штампах для выпрямления из-за высокой абразивности тантала. После правки проволока измеряется и подается в нож из карбида вольфрама и штамп, разрезается и помещается в сварочные губки из вольфрамовой меди.Поскольку тантал очень абразивный, пыль, которая накапливается на сварочных аппаратах, должна удаляться путем ежедневной очистки, чтобы предотвратить чрезмерный износ движущихся частей.

После позиционирования в сварочных губках обе детали соединяются вместе, и на них оказывается давление с помощью предварительно нагруженных пружинных плунжеров. Конденсаторы подключаются к первичной обмотке сварочного трансформатора, после чего через две заготовки пропускается сильный ток, что приводит к сварке. Ток и время сварки варьируются в зависимости от размера проволоки и плотности анода, но типичный ток будет составлять примерно 173 ампер в пиковом режиме в течение примерно 100 мА.005
секунд (5 мс). Высокий ток в течение этого короткого времени вызывает очень интенсивный нагрев поверхности раздела двух заготовок с относительно высоким сопротивлением. Это вызывает быстрое образование ванны расплавленного тантала, которая становится локализованным узлом сварки. Сварочный аппарат оснащен переключаемыми батареями конденсаторов с полностью регулируемым источником питания постоянного тока, который позволяет точно регулировать энергию сварки.

Большая часть нашей работы была выполнена с цилиндрическими анодными таблетками, но у нас также есть опыт работы с прямоугольными анодами.Диапазон размеров цилиндрических деталей составляет диаметры от 0,8 мм до 3,5 мм и длины от 1,95 мм до 7,4 мм. Типичные прямоугольные детали имеют размеры 2,30 мм x 4,00 мм x 0,75 мм. Диаметр проволоки составляет от 0,3 мм до 0,4 мм при длине 12,7 мм.
Меньшие размеры анодных таблеток могут быть сварены с модификацией инструментов и регулировкой источника питания сварочного аппарата. Плотность порошка этих анодных гранул варьируется, но они не представляют реальной проблемы при сварке, если они достаточно прочны, чтобы без повреждений выдерживать подачу
вибрационной чаши и последующее зажимание сварочных кулачков.CIT проверит плотность гранул до принятия любого заказа на сварочное оборудование. Обратите внимание: все сварочные работы, которые мы выполняли до этого момента, выполнялись на анодах, которые были ОДНОКРАТНО ФОРМОВАНЫ и СПЕЧЕНЫ перед сваркой. После сварки готового узла анода с проволокой-опускателем он подвергается ВТОРОМУ СПЕКЛЕНИЮ. Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Этот сварной шов, показанный на рис. 7, обычно используется при изготовлении танталовых конденсаторов для соединения никелевого подводящего провода с танталовым анодным стояком.Можно использовать сварку сопротивлением, поскольку тантал и никель обеспечивают относительно высокую точку сопротивления на границе раздела обрабатываемой детали. Однако короткая анодная проволока стояка и покрытие из пятиокиси тантала на поверхности стояка диктуют необходимость сварки внахлестку, а не встык.

Использование ударной сварки для приварки стояка к никелевому проводу позволяет автоматически подавать незакрепленные аноды через вибрационный питатель в автоматический сварочный аппарат. Относительно высокие напряжения и низкие токи, типичные для ударной сварки, позволяют сварочным губкам, зажимающим короткую анодную проволоку, иметь малые размеры и быть изготовленными из материала, обладающего длительным сроком службы, такого как вольфрам или инструментальная сталь.Высокое напряжение ударной сварки легко преодолевает изоляционные свойства пятиокиси тантала, покрывающей проволоку стояка, и сводит к минимуму эффект несколько более высокого сопротивления на границе раздела зажима и провода стояка.

Мазок

Медное покрытие, которое протаскивают по отрезанному концу дюмета во время резки заготовки (см. рис. 10А ниже).

Сварной узел

Сварная кромка вокруг контакта проволоки с заготовкой (рис. 10B).

Топорная сварка

Незавершенная кромка сварного шва между заготовкой и хвостовой проволокой, которая, кажется, была прорезана топором (Рисунок 10C).

Отрыв/Отсечка (BO/CO)

Два эффекта разрезания пули дюмета. Отлом — это неразрезанная часть пули. Обрезка – гладкий срез.

Наклон

Степень наклона слага к проводу.

Заусенец

Деформированный металл на каждом конце отрезанной заготовки, вызванный износом режущего инструмента.

Tir (общее указанное биение)

Мера концентричности между проволокой и заготовкой, как указано

Наконечник для начинающих

Небольшая точка, вырезанная на одной заготовке, которая выжигается начальным сварочным током и используется для запуска сварочной дуги.

Сварка сопротивлением

Преимущества

Этот метод позволяет выполнять очень маленькие и прочные сварные швы из аналогичного металла, такого как CCFE, с дюметом. Скорость сварки свыше 500 стр./мин.

На заготовках большого диаметра можно использовать несколько циклов линии переменного тока для более медленного нагрева.

Низкое сварочное напряжение:
1,56 В переменного или постоянного тока.

Недостатки

Заготовки должны быть подготовлены с относительно высоким сопротивлением в точке сварного соединения.

Сварочные токи высоки, поэтому требуются очень плотные сварочные губки с низким сопротивлением, которые быстрее изнашиваются из-за давления материала и тепла.

Дуговая ударная сварка и RF «Старт» Ударная сварка

Преимущества

Сварка разнородных металлов, меди со сталью.

Эти сварочные аппараты обычно имеют длительный срок службы сварочных клещей из-за очень короткого сварочного импульса относительно низкого тока.

Сварка металлов с высокой температурой плавления, таких как вольфрам, молибден.

Недостатки

Сварка обычно более грязная и менее гладкая, чем сварка сопротивлением.

При ударной дуговой сварке со стартовым наконечником на заготовку необходимо нарезать стартовый наконечник.

При ударной дуговой сварке со стартом «RF» на обрабатываемых деталях не должно быть масла или грязи.

Высокое сварочное напряжение: от 50 до 300 В постоянного тока.

(PDF) Сварка и пайка диодными лазерами высокой мощности

Лазерная пайка в фотогальваническом модуле

Производство

Лазеры уже хорошо зарекомендовали себя в производстве солнечных элементов.

Изоляция краев с помощью лазеров qs-Nd:YAG или qs-Nd:ванадат

используется для получения высокоэффективных солнечных элементов. Обратный контакт

и разделение кремниевых пластин путем сверления и резки

являются типичными применениями лазера в производстве солнечных элементов

. Все эти технологии объединяет то, что используются импульсные лазеры

с высокой пиковой мощностью и очень хорошим качеством луча

. Мощные диодные лазеры не могут конкурировать с

по этим характеристикам, но имеют преимущества, когда требуются компактные

источники пучка для непрерывного применения с размерами пятна до

миллиметров.

При производстве фотоэлектрических модулей (PV) солнечные элементы

соединяются между собой путем соединения элементов и лент с использованием методов

пайки. Наиболее распространены бесконтактные

технологии, такие как индукционная пайка, пайка горячим воздухом, лампой или микропламенем

. Для получения высокого выхода необходимо свести к минимуму

термическую и механическую нагрузку на ячейку, и поэтому

тактильные методы, такие как паяльник, становятся менее важными.

также необходимо, чтобы паяные соединения превышали определенные размеры

, чтобы обеспечить как хороший электрический контакт, так и

механическую прочность.Нынешняя тенденция в производстве кремниевых солнечных элементов

к более тонким (<200 мкм) и, следовательно,

более дешевым слоям требует щадящих методов производства, чтобы уменьшить поломку пластины во время изготовления модуля. [4]

Лазерная пайка с использованием мощных диодных лазеров обладает всеми свойствами

для контакта с тонкопленочными солнечными элементами. Соединения припоя

, которые могут быть выполнены с использованием непрерывных диодных лазеров, имеют

несколько квадратных миллиметров.Лазерная пайка представляет собой бесконтактную технологию

с точным и локально ограниченным тепловым вводом

. Это ограничивает тепловое напряжение для ячейки. Высокий уровень автоматизации

приводит к очень повторяющемуся процессу. Для повышения стабильности процесса

также возможно регулирование температуры

замкнутого контура паяного соединения с помощью пирометра.

Пирометр встроен в обрабатывающую головку и

выровнен по оптическому пути лазерного луча.

Обычно кремниевые солнечные элементы соединяются между собой цепочками, которые

затем встраиваются в модули. Эта технология

требует обработки длинных и хрупких струн с помощью

дополнительного оборудования. При использовании лазера можно полностью избежать

манипуляций с струнами путем пайки непосредственно на слоях

ламината. Этот метод называется лазерной пайкой в ​​ламинате

(ILLS).

Рис. 9: Пайка солнечных элементов с тыльным контактом с помощью диодного

лазера при контроле температуры с обратной связью [3]

Заключение

Диодные лазеры являются гибким инструментом для процессов сварки и пайки

в автомобильной, электронной и медицинской технике

производство.В сочетании с адаптированной оптикой и широким диапазоном доступных

длин волн возможны экономичные и надежные

решения для автоматизированного производства. В частности,

с длиной волны около 2 мкм теперь возможны новые применения, которые

не могли быть решены с помощью лазеров.

Дополнительные функции, такие как контроль температуры с обратной связью

с пирометром, позволяют вести полное документирование

производственных процессов.

Ссылки

[1] Friedrich Bachmann (2007), Цели и статус немецкой национальной исследовательской инициативы

BRIOLAS (блестящие диодные лазеры), Proc.ШПАЙ Том.

6456

[2] Matthias Haag, Bernd Köhler, Jens Biesenbach, Thomas Brand

(2007), Новое диодное лазерное устройство высокой яркости с оптоволоконным соединением, Proc.

SPIE Том. 6456

[3] Marc Köntges, Maren Gast, Rolf Brendel, Rüdiger Meyer, Alexander

Giegerich, Paul Merz, Новая система сборки фотоэлектрических модулей

для солнечных элементов с тыльным контактом с использованием техники лазерной пайки, 23st

European Photovoltaic Конференция по солнечной энергии, Валенсия, Испания, 1-

, 5 сентября 2008 г., 4CO.1.5

[4] Maren Gast, Marc Köntges, Rolf Brendel (2006), In-Laminate Laser

Пайка — щадящий метод сборки и соединения кремниевых солнечных элементов

с модулями, 21-я Европейская конференция по фотоэлектрической солнечной энергии

, Дрезден, Германия

[5] Квазиодновременная лазерная сварка полимеров в замкнутом контуре,

Вольфганг Хорн, публикация на ANTEC2009, Чикаго, Иллинойс, США,

, июнь 2009 г.

452

Сварка с высокой мощностью диодные лазеры | Сварка

Детали
13 февраля 2012 г.

Нажмите на картинку, чтобы увеличить

Кейт Паркер, Coherent Inc.

Лазерная сварка с использованием CO2, волоконных и различных типов твердотельных лазеров — это хорошо зарекомендовавший себя процесс, который в настоящее время используется в самых разных отраслях и областях.

Однако последние технологические разработки в области мощных диодных лазеров расширили возможности лазерной сварки, а также изменили ее стоимостные характеристики. В результате диодные лазеры готовы заменить традиционные лазерные источники в некоторых областях применения и расширить применение лазерной сварки в совершенно новых областях.

Фон для лазерной сварки

Большинство методов лазерной сварки можно разделить на две основные категории: сварка в «замочную скважину» и сварка в режиме проводимости. Оба этих режима сварки могут выполняться в автогенном режиме, то есть в соединение не добавляется присадочный металл. Сварка с замочной скважиной или сварка с глубоким проплавлением обычно встречается при сварке более толстых материалов. При сварке в замочную скважину лазер фокусируется таким образом, чтобы достичь очень высокой плотности мощности (обычно не менее 1 МВт/см2) на заготовке.В центре сфокусированного луча (где плотность мощности лазера обычно самая высокая) металл фактически испаряется, открывая глухое отверстие (замочную скважину) в ванне расплавленного металла. Давление пара удерживает окружающий расплавленный металл и поддерживает это отверстие открытым во время процесса. Этот металлический пар также повторно излучает лазерную энергию в расплавленный металл вдоль стороны замочной скважины, таким образом передавая энергию через всю глубину замочной скважины, что приводит к сварному шву с глубоким соотношением сторон.

 

Нажмите на картинку, чтобы увеличить

Схема сварки с замочной скважиной.Источник: Википедия

Небольшой размер области замочной скважины приводит к относительно небольшой зоне сплавления и зоне термического влияния. Кроме того, сильно локализованное применение тепла означает, что заготовка быстро нагревается и остывает, что может свести к минимуму рост зерна в высокопрочных низколегированных сталях. Несмотря на то, что для замочной сварки обычно не используется присадочный материал, высокие температуры замочной сварки могут испарять летучие материалы, создавая в зоне сплавления другой состав, чем в основном металле.Кроме того, в случае закаливаемых сталей быстрое охлаждение приводит к образованию полностью мартенситных зон плавления и закаленных зон термического влияния.

Напротив, если пороговая мощность лазера, необходимая для инициирования замочной скважины, не достигается, происходит только плавление поверхности. Поскольку энергия лазера почти полностью поглощается на поверхности, а передача тепла в объемный материал происходит за счет проводимости, это называется сваркой в ​​режиме проводимости. Сварные швы в режиме проводимости обычно неглубокие и чаще всего имеют чашеобразный профиль.Зона термического влияния больше, чем у шва с замочной скважиной, а переход от зоны сплавления к основному металлу более плавный и постепенный.

Что касается изменения материала, менее агрессивный цикл нагрева, производимый при сварке в режиме проводимости, позволяет избежать образования мартенсита и, как правило, не испаряет более легкие легирующие металлы. Таким образом, изменения свойств сплава между основным металлом и зоной сплавления сведены к минимуму.

Сварка через замочную скважину требует достижения высокой пороговой мощности для запуска процесса, что приводит к более узкому окну процесса.Сварка в режиме «замочная скважина» подходит для сварки с глубоким проплавлением, где желательны высокие пропорции. Напротив, сварка в режиме проводимости работает в относительно большом линейном диапазоне мощностей, что обеспечивает большую гибкость процесса. В совокупности сочетание управления мощностью и неглубокого провара приводит к тому, что сварка в режиме проводимости является общепринятым решением для лазерной сварки хрупких, термочувствительных деталей и тонких металлов.

Традиционные сварочные лазеры

В настоящее время для сварки используется несколько различных лазерных технологий.Конкретные характеристики каждого типа лазера (например, физические параметры, выходной луч и стоимость) определяют способ использования конкретного типа лазера для сварки.

Наиболее распространенными типами сварочных лазеров являются CO2, твердотельные YAG (с ламповой или диодной накачкой) и волоконные лазеры. В то время как мощные диодные лазеры также были доступны в течение нескольких лет, теперь они начинают использоваться для соответствующих сварочных работ. В таблице ниже приведены основные выходные характеристики и практические особенности различных типов лазеров, используемых для сварки.

Лазеры

CO2 излучают на длине волны 10,6 мкм, что находится далеко в инфракрасном диапазоне. Как правило, они производят мощный, хорошо коллимированный пучок диаметром несколько миллиметров. В то время как инфракрасный свет CO2-лазера плохо поглощается большинством металлов, сочетание очень высокой мощности и малого диаметра луча обеспечивает плотность мощности, необходимую для начала сварки с замочной скважиной. Однако их инфракрасный свет не может передаваться по оптическому волокну и может представлять ограничения с точки зрения того, как лазер используется в реальных производственных условиях.

В твердотельных лазерах свет от лампы или ряда диодных лазеров фокусируется (или накачивается) в лазерный стержень, который затем излучает небольшой, хорошо коллимированный пучок лазерного света в ближнем инфракрасном диапазоне (обычно 1,064 мкм) которые могут быть доставлены по волокну. Вариантом этого является дисковый лазер, в котором среда твердотельного лазера имеет форму диска, а не стержня; все дисковые лазеры имеют диодную накачку, а не ламповую. Твердотельные лазеры в основном используются для кондуктивной сварки.

Базовая конфигурация твердотельных лазеров с ламповой накачкой (LPSS) делает их электрически неэффективными; кроме того, лампы необходимо заменять каждые несколько месяцев, что увеличивает эксплуатационные расходы и приводит к простоям на техническое обслуживание.Однако эта унаследованная технология хорошо известна и изучена, поэтому некоторые отрасли не спешат отказываться от нее. Твердотельные лазеры с диодной накачкой (DPSS) обеспечивают значительно более высокую надежность, более длительные интервалы обслуживания и более низкую стоимость расходных материалов, чем лазеры LPSS. Однако их первоначальная покупная цена выше, что делает их долгосрочную стоимость владения сопоставимой с лазерами LPSS.

Волоконные лазеры концептуально аналогичны лазерам DPSS, однако лазерный стержень заменен оптическим волокном в качестве лазерной среды.Одномодовые волоконные лазеры (которые излучают очень «чистый» свет, который можно сфокусировать до наименьшего размера пятна) обеспечивают выходную мощность в том же диапазоне мощности и длины волны, что и лазеры DPSS. Кроме того, они могут быть сфокусированы на небольшой размер пятна, необходимый для достижения плотности мощности, необходимой для сварки с замочной скважиной. Многомодовые волоконные лазеры могут выдавать мощность в десятки киловатт, но с большим размером пятна и, следовательно, меньшей плотностью мощности. Они подходят как для кондуктивной сварки, так и для сварки с замочной скважиной.

Мощные диодные лазеры

Выходные характеристики и физические свойства различных традиционных сварочных лазеров приводят к ряду практических и стоимостных ограничений.В ответ на потребность в более оптимальном источнике для этого приложения Coherent разработала серию продуктов HighLight. Эти продукты основаны на технологии диодного лазера высокой мощности.

 

Нажмите на картинку, чтобы увеличить

Диодный лазер представляет собой полупроводниковое устройство, непосредственно преобразующее электрическую энергию в лазерный свет. Как правило, диодные лазеры более высокой мощности излучают в ближнем инфракрасном диапазоне, чаще всего в диапазоне длин волн от 800 до 1000 нм. Типичный отдельный диодный лазерный излучатель может производить не более нескольких ватт выходной мощности.Однако на одной монолитной полупроводниковой подложке или полосе можно изготовить множество излучателей с общей мощностью до 150 Вт. общая выходная мощность в многокиловаттном диапазоне.

Максимальная эффективность преобразования входной электрической энергии в свет в линейках диодных лазеров составляет около 59 %, что соответствует общему электрическому КПД около 40 % для мощной диодной лазерной системы.Это во много раз выше, чем для любого другого типа лазера, как видно из предыдущей таблицы. Основное преимущество такой высокой эффективности заключается в том, что она снижает эксплуатационные расходы системы, поскольку для производства заданного количества выходной мощности требуется меньше электроэнергии. Конечно, это сниженное энергопотребление также уменьшает углеродный след работы лазера.

Малый размер диодных лазеров облегчает их интеграцию в рабочие станции. Это также означает, что они производят отработанное тепло на относительно небольшой физической площади.В результате их можно эффективно охлаждать с помощью небольшого объема циркулирующей воды и чиллера.

Когерентные диодные лазерные системы HighLight

Серия диодных лазерных систем Coherent HighLight предназначена для промышленных применений, таких как сварка, термообработка и наплавка. Линейка диодных лазеров состоит из нескольких моделей, в том числе модели 4000L с выходной мощностью 4 кВт на длине волны 808 нм. Номинальный размер луча этого лазера составляет 1 мм x 12 мм на рабочем расстоянии 100 мм.Доступны различные оптические аксессуары, чтобы выходной сигнал можно было хорошо согласовать с потребностями конкретных приложений. Другой моделью является 1000F, которая представляет собой систему с оптоволоконной связью высокой яркости, которая обеспечивает мощность 1 кВт на длине волны 975 нм по оптическому волокну с сердцевиной 600 мкм. Сочетание небольшого размера и подачи оптоволокна делает 1000F особенно простым для развертывания в промышленных условиях, когда пространство и доступ к электроснабжению и водоснабжению являются проблемой. Кроме того, малый размер пятна делает его особенно подходящим для сварки многих тонких металлов и пластмасс.

 

Нажмите на картинку, чтобы увеличить

Мощные диодные лазеры Coherent’s Highlight

Эти лазерные системы обеспечивают идеальное сочетание надежности и простоты использования благодаря внедрению передовых технологий в конструкции диодов, строгому контролю процесса и современной упаковке, а также практическим факторам удобства системы. Мы разработали нашу технологию MCCP, чтобы сделать ее надежной и надежной, что подтверждается полевыми данными и постоянными испытаниями.

Как упоминалось ранее, основным преимуществом лазеров HighLight для сварки является существенная экономия стоимости владения, обусловленная их электрическим КПД. Кроме того, лазер имеет возможность мгновенного включения, что исключает энергопотребление в режиме ожидания.

Еще большая экономия достигается за счет снижения затрат на техническое обслуживание, которые для HighLight на несколько порядков меньше по сравнению с другими сварочными лазерами. Время простоя на техническое обслуживание также сведено к минимуму, поскольку физически компактный лазер можно заменить быстрее, чем более громоздкие лазеры, а при необходимости замену можно даже отправить курьерской службой в ночное время.

Лазерная сварка: когда и где

Диодные лазеры прямого действия

HighLight лучше всего использовать для сварки тонких металлов в кондуктивном режиме в тех случаях, когда стоимость является важным фактором (как цена покупки, так и эксплуатационные расходы) и когда важны практические соображения, такие как занимаемая площадь и доступ к деталям. Кроме того, возможность передачи выходного сигнала по оптическому волокну большой длины обеспечивает высокий уровень гибкости с точки зрения расположения лазерной системы.Он также позволяет доставлять луч в узкие или труднодоступные места. Таким образом, типичными применениями являются сварка под капотом компонентов в автомобилестроении и сварка термочувствительных устройств.

Что еще более важно, лазеры часто можно использовать с ограниченными изменениями процесса, а это означает, что переход не требует существенного обучения. В частности, их обычно можно использовать с теми же материалами и сплавами, которые в настоящее время обрабатываются с помощью других лазерных и/или нелазерных технологий.Типичными примерами являются средне- и высокоуглеродистые стали, которые имеют тенденцию к образованию нежелательной зоны мартенситного плавления при воздействии высоких температур и быстрых температурных циклов, характерных для сварки с замочной скважиной. Оцинкованные (оцинкованные) стали, обычно используемые в автомобильной промышленности, также можно сваривать с помощью этих лазеров. Опять же, это проблематично при сварке с замочной скважиной, потому что цинк плавится быстро, тогда как более низкие температуры сварки проводимостью приводят к образованию зоны сплавления, которая имеет однородное растворение цинка и стали без пористости.

Нержавеющая сталь

также хорошо подходит для сварки в режиме проводимости с помощью диодных лазеров, особенно в тех случаях, когда коррозионная стойкость сварного шва имеет решающее значение. Типичными примерами являются медицинские устройства, ядерные реакторы и аэрокосмические компоненты. Опять же, это связано с тем, что более низкая температура процесса не приводит к удалению более летучих легирующих элементов из зоны плавления. Кроме того, нержавеющие стали, как правило, обладают большей отражательной способностью на более длинных волнах, поэтому более короткая длина волны диодного лазера приводит к постепенно лучшему поглощению света и, следовательно, более высокой эффективности, чем у старых типов лазеров.

Более высокое поглощение света с более короткой длиной волны еще более выражено в алюминии, который имеет очень значительное падение отражательной способности в ближнем инфракрасном диапазоне. Алюминиевые сплавы, содержащие летучие легирующие материалы, такие как магний, которые трудно сварить в замочную скважину, часто можно успешно сваривать с помощью диодных лазеров.

Coherent Highlight Laser — это инновационный инструмент для решения многих проблем сварки в режиме проводимости. Кроме того, он обеспечивает ряд явных преимуществ по сравнению с другими лазерными источниками.К ним относятся:

  • Самая низкая стоимость владения по сравнению с конкурирующими лазерными технологиями
  • Самая высокая эффективность настенной розетки среди всех промышленных лазерных устройств
  • Легко заменяет старые сварочные системы
  • Небольшой фабричный участок 
  • Опция подачи волокна, не требующая обслуживания
  • Легко интегрируется в существующие производственные линии

Кит Паркер (Keith Parker) — старший менеджер по развитию бизнеса прямых диодных и волоконных лазерных систем компании Coherent, Санта-Клара, Калифорния.

www.coherent.com

Inderscience Publishers – связывает научные круги, бизнес и промышленность посредством исследований

Несмотря на то, что вакцинация и информирование общественности о передаче коронавируса, вызывающего COVID-19, были на переднем крае наших мер в ответ на пандемию, по-прежнему существует острая потребность в фармацевтических вмешательствах в случаи, когда инфекция возникает и приводит к тяжелой заболеваемости со значительным риском смерти. Новая работа в International Journal of Computational Biology and Drug Design была сосредоточена на трех белковых мишенях в организме, которые, как считается, имеют решающее значение для распространения вируса в организме после инфекции и приводят к симптомам.

По словам Шрии Мукерджи и Сантану Пола из Лаборатории клеточной и молекулярной биологии Университета Калькутты, Индия, рецептор ангиотензинпревращающего фермента-2 (АПФ-2) представляет собой многообещающую мишень для низкомолекулярных фармацевтических препаратов. SARS-CoV2 проникает в клетки человека через рецептор ACE-2, расположенный в мембране легких, артерий, почек и кишечника. Таким образом, небольшая молекула, которая избирательно нацеливается на этот белок, может быть использована для уменьшения взаимодействия вируса с этими белками и, таким образом, для предотвращения его цикла инфекции до репликации.

Команда обратилась к компьютерной программе, в которой есть модель белка-мишени. Затем молекулярные структуры кандидатов в лекарства сопоставляются с сайтом стыковки в модели белка, чтобы определить, насколько хорошо они могут соответствовать сайту и насколько хорошо они с ним связываются. Этот вид скрининга молекул лекарств in silico позволяет команде быстро определить, какие из десяти кандидатов, возможно, стоит исследовать в экспериментах, которые будут проводиться в лаборатории in vitro, а затем любые, которые окажутся полезными в этих тестах, будут перемещены на животное. модель для оценки in vivo.

Основное преимущество тестов in silico заключается в том, что любые кандидаты, которые маловероятно хорошо стыкуются с целевым белком, могут быть отброшены, а время и ресурсы не будут потрачены впустую на эксперименты in vitro и in vivo, которые, скорее всего, зайдут в тупик.

Таким образом, команда протестировала десять лекарств-кандидатов на моделях целевых белков in silico. Этими препаратами являются гидралазин, фостемсавир, трандолаприл, триамтерен, изупрел, альбутерол, бенадрил, Ro 28-2653, теофиллин и мезилат осимертиниба.Они определили, что молекула, известная как Ro 28-2653, имеет наибольшие перспективы в лечении COVID-19. Это соединение, имеющее химическое название 5-бифенил-4-ил-5-[4-(-нитрофенил)пиперазин-1-ил]пиримидин-2,4,6-трион, уже известно как молекулы лекарственного средства и был испытан в качестве ингибитора типа белка, участвующего в росте кровеносных сосудов в раковых опухолях.

«Наше исследование показывает, что Ro 28-2653 может быть мощным ингибитором COVID-19», — пишет команда. Они отмечают, что лекарство плохо растворяется в воде, и поэтому для его перорального приема необходим носитель, такой как кольцеобразная «крахмальная» молекула циклодекстрин.Тем не менее, препарат имеет важное преимущество в том, что он имеет длительный период полураспада в организме после всасывания, и поэтому мы надеемся, что он будет оставаться активным против вируса в течение значительного периода времени. Действительно, поскольку он нацелен на белок в организме, он должен быть активен против любого текущего или нового штамма коронавируса.

Следующим шагом будет перенос экспериментов in silico на уровень in vitro, чтобы увидеть, работает ли лекарство в лаборатории против целевого белка.

Мукерджи, С.и Paul, S. (2021) «Исследование in silico идентифицирует RO 28-2653 как новый препарат против мутантных штаммов SARS-CoV2», Int. J. Вычислительная биология и разработка лекарств, Vol. 14, № 6, стр. 457–480.
DOI: 10.1504/IJCBDD.2021.121622

Повышение надежности транзисторных схем в силовой электронике