交流弧焊發(fā)電機(jī)簡介

交流弧焊發(fā)電機(jī)由原動機(jī)驅(qū)動，輸出選定頻率交流電的旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)，其電壓電流特性符合焊接過程的要求。

中文名稱

交流弧焊發(fā)電機(jī)

英文名稱

alternating current arc welding generator

定　　義

由原動機(jī)驅(qū)動，輸出選定頻率交流電的旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)，其電壓電流特性符合焊接過程的要求。

應(yīng)用學(xué)科

機(jī)械工程（一級學(xué)科），焊接與切割（二級學(xué)科），焊接與切割工藝裝備與設(shè)備（三級學(xué)科）

弧焊發(fā)電機(jī)，空載電壓為60伏左右電流可調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)。交流電動機(jī)-發(fā)電機(jī)組式弧焊發(fā)電機(jī)曾是性能優(yōu)良的直流弧焊電源，因能耗大、造價高、噪聲大已淘汰。但在無電網(wǎng)的野外，由柴油機(jī)驅(qū)動的弧焊發(fā)電機(jī)仍有應(yīng)用。

交流弧焊機(jī)主要有動鐵芯式、同體式和動圈式三種。它具有結(jié)構(gòu)簡單、易造易修、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。但其電流波形為正弦波，輸出為交流下降外特性，電弧穩(wěn)定性較差，功率因數(shù)低，但磁偏吹現(xiàn)象很少產(chǎn)生，空載損耗小，一般應(yīng)用于手弧焊、埋弧焊和鎢極氬弧焊等方法。

交流鎢極氬弧焊交流正弦波TIG焊

鋁合金交流正弦鎢極氬弧焊的典型電流、電壓波形如所示，可以看出：電弧電壓波形與正弦波相差很大。電弧是非線性電阻。當(dāng)電弧重新引燃的瞬時，電流很小而電弧電壓數(shù)值較高，得到電弧電壓波形。電源電壓波形是正弦波形，電弧電流也是正弦波形。交流鎢極氬弧焊的電弧主要有以下兩個特點(diǎn)。其一是由于電弧每秒有100次過零，電弧每秒熄滅100次。當(dāng)焊接電流較小時．在每個半波中焊接電流按正弦波變化由從小到大而后又逐漸減小為零，則電弧空間溫度下降，電弧空間的電離度也隨之降低，使電弧的穩(wěn)定性變差。在每個半波都要重新引然電弧，在鎢極為負(fù)的半波較高溫度的鎢極發(fā)射電子的能力很強(qiáng)，因此當(dāng)電極極性由鋁板為負(fù)變成鎢極為負(fù)時，電弧的再引燃電壓Urip較小，電弧電流過零，電弧的再引燃電壓Urip小于瞬時電源電壓值，則電弧可以可靠地再引燃。而當(dāng)交流電流由鎢極為負(fù)變成工件為負(fù)的瞬間因電流減小，電弧空間及電極的溫度下降．同時鋁板的熔點(diǎn)很低，發(fā)射電子的能力很差，則電弧再引燃電壓數(shù)值很高。一般情況下此時的再引燃Urip很高．要大于該瞬時電源電壓數(shù)值。此時如不采取特殊的穩(wěn)弧措施，電弧就要熄滅，因此交流鎢極氬弧焊的第一個問題是焊接過程中的穩(wěn)弧問題。為保證交流電弧穩(wěn)定燃燒，在交流鎢極氬弧焊時，當(dāng)焊接電流由鎢極為負(fù)變?yōu)殇X板為負(fù)的瞬間，必須加以高壓重新引燃電弧，否則電弧就要熄滅，只有采取穩(wěn)弧措施，電弧才能穩(wěn)定燃燒。交流鎢極氬弧焊時，鋁板與鎢極發(fā)射電子能力的差異，造成兩半波電弧電壓數(shù)值也有一定的差別，鎢極為負(fù)半波電弧電壓的數(shù)值也較低 不僅兩半波電弧電壓波形有很大的差別，同時其正、負(fù)半波電流波形也有很大的差異。當(dāng)鎢極為負(fù)半波時，因鎢極發(fā)射電子能力強(qiáng)，有較大的電流，而鋁為負(fù)半波時電流較小。又因鎢極為負(fù)半波的電弧電壓低，在較低電壓數(shù)值時，還可以維持電弧燃燒，而鋁為負(fù)半波必須用較高的電壓數(shù)值維持電弧燃燒，因此鎢極為負(fù)半波比鋁為負(fù)半波電弧引燃時間長，再加上鎢極為負(fù)半波時電流的幅值高，導(dǎo)致正負(fù)半彼電流不對稱，在交流焊接回路中存在一個由工件流向鎢極的直流分量, 即圖1所示的Idc這種現(xiàn)象稱為電弧的“整流作用。電極和工件的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，導(dǎo)熱性相差越大（如鎢和鋁、鎂），上述不對稱情況就越嚴(yán)重，直流分量就越大。直流分量的存在削弱了陰極清理作用．使焊接過程困難，另外，直流分量磁通將使得焊接變壓器鐵心飽和而發(fā)熱，降低功率輸出甚至燒毀變壓器。為此要降低或消除直流分量，可在焊接回路中串接無極性的電容器組，容量按300-400uF/A計量。

交流鎢極氬弧焊交流矩形波TIG焊

采用交流矩形電流波形一方面能有效改善交流電弧的穩(wěn)定性，另一方面能合理分配鎢極和工件之同的熱量，在滿足陰極清理的條件下，能最大限度地減少鎢極燒損，并獲得滿意的熔深。交流矩形波形過流后電流增長快，電弧重燃容易，有兩種交流矩形電流波形，如圖1示，其中占空比β對鋁、鎂合金的焊接有重要影響。

當(dāng)β增大時，陰極清理作用加強(qiáng)，但工件得到的熱量減少，熔池淺而寬。鎢極燒損加大；反之，β減小時，陰極清理作用稍有減弱．熔深增加，且鎢極燒損顯著下降。一般β在10%－50%范圍內(nèi)調(diào)整。

另外，在工件為負(fù)時的電流值對陰極清理作用影響很大。當(dāng)增大Tn半波的電流值時可進(jìn)一步減少Tn的時間，在滿足工件表面去除氧化膜的同時．使交流TIG電弧的穩(wěn)定性大大提高，并將鎢極燒損減少到最小程度。這種焊接電流波形稱為變極性交流矩形波TIG焊。

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在工件為負(fù)半波時其電流數(shù)值對陰極清理作用影響更大。如果增大Tn.半波的電流值（圖2b）．可進(jìn)一步減少Tn時間，滿足工件表面去除氧化膜的要求，而使交流氬弧的穩(wěn)定性大大提高，鎢極的燒損減小到最小程度。圖3顯示了Tn期間其電流大小和時間長短對陰極清理作用的影響。矩形波交流氬弧焊的優(yōu)點(diǎn)是：

1）由于矩形波過零后電流增長快，再引燃容易，和一般正弦波相比，大大提高了穩(wěn)弧性能。

2）可根據(jù)焊接條件選擇最小而必要的β，使其既能滿足清理氧化膜的需要．又能獲得最大的熔深和最小的鎢極損耗。