Сварочные аппараты и технология сварки

Чуть более века прошло с тех пор, как изобрели сварочный аппарат и ввели в массовое пользование. Сварка – это метод использования электрического тока для соединения, разъединения и разрезки металлических элементов, сверления отверстий и наплавления по черным и цветным металлам.

Технология сварки

Технология сварки и проведение сварочных работ основывается на действии критически высоких температур. Дуговая сварка позволяет сводить металлы в неразрывное соединение, создавая не уступающий в прочности материалу шов. В итоге получается непрерывная структура за счет молекулярного сцепления элементов.

Размещайте бесплатно объявления о продаже, покупке, сварочных аппаратов в разделе Объявления.

Электрическая дуга

Требуемую температуру в 1000◦С создают за счет электрической дуги, которая является коротким замыканием между двумя близко расположенным электродами. Подающееся на электроды напряжение увеличивается до пробоя воздуха, выполняющего функцию изолятора. Образованная искра вынуждает замкнуться электроцепь, кислород зазора ионизируется. Подача электротока усиливается в связи с сопротивлением воздушной подушки, происходит розжиг дуги, и она замыкает цепь.

Далее следует стабилизация дуги с помощью определения и установки конкретной длины между электродами и сдерживания заданных показателей энергоснабжения.

Электроды

Электроды для сваркиОбязательным участником в процессе сварки является сварочный электрод –  специализированный стержень из металла или другого пригодного сырья, пригодного для проведения тока к завариваемым элементам.

Электроды различаются по типам:

  • Плавящиеся – из металлов;
  • Неплавящиеся — угольные, графитовые, вольфрамовые.

От корректности выбора электрода зависит надежность, качественность шва, его соответствие основному металлу и свойствам, необходимым для функционирования конечного оборудования. Например, для изделий, которые используются в агрессивных окислительных средах, требуются стержни, способные создать устойчивый к межкристаллитной коррозии швы.

При выборе электрода немаловажны характеристики:

  • Диаметр электрода (распространены ф4 и ф3);
  • Тип металла;
  • Форма кромок деталей;
  • Род тока;
  • Положение сваривания в пространстве.

Процесс сварки

Действие электродуги различается как:

  • Косвенное – дуга создается между независимыми электродами;
  • Прямое — образуется между деталью, являющейся элементом электроцепи, и электродом.
Упрощённая версия технологии применения плавящегося электрода

Ток проводится к металлу, разгоревшаяся дуга теплом плавит кромки свариваемых элементов. Создается «сварочная ванна» – временное состояние металла в расплавленном виде. В этот момент капает сплав со стрежня, а горящее покрытие стержня дает газовую защиту вокруг дуги. С удалением дуги от зоны работы, металл твердеет, формируется шов, который защищается панцирем или коркой из всплывшего шлака.

Условия для сварки

  • Обезопасить металл от окисления – требуется защита сварочной ванны от воздействия воздуха.

Для решения данной проблемы существует два способа:

  • Технология MIG-MAG, подача газов из специализированного баллона;
  • Сжигание обмазки электрода, во время чего формируется защитное покрытие из шлака.
  • Обеспечение устойчивости электродуги.

Качество сварки зависит от стабильности электроснабжения и параметров тока (постоянный и переменный). Для нужного результата требуется обеспечить стабильность электродуги, особенно в начале и конце процесса, чтобы избежать дефективности шва.  Мощность тока оператор выбирает самостоятельно, порой регулируется непосредственно в ходе работы, иногда требуется жесткая регуляция.

Следует учитывать особенность – дуга, образованная от постоянного тока, горит стабильно и без скачков. Это объясняется тем, что при «постоянной» энергии не меняется полярность, меньше образуется брызг от обрабатываемого металла, шов отличается качеством и отсутствием дефектов.

И наоборот, сварка посредством переменного тока характеризуется усложнением процесса, поскольку необходимы профессиональные навыки в поддержании оптимальной дуги. И хотя добиться высококачественного шва в этом случае сложно, некоторые материалы хорошо плавятся только под действием переменного тока. Особенно это относится к таким популярным металлам, как алюминий и его сплавы.

  • Соответствие масштабов работ затрачиваемой мощности и используемых инструментов.

Чем больше область сваривания/заваривания, тем больше должны быть затраты сил. От размеров фронта работ зависит:

  • Глубина плавления;
  • Диаметр электрода;
  • Режим работы;
  • Тип присадки;
  • Мощность;
  • Человеческий фактор – первостепенное значение.

Именно мастер выбирает инструменты, режимы работы и позицию в пространстве, от него зависит зажигание и поддержание дуги, координация ее длины, перемещение электрода и дуги по линии наложения шва. Опыт и уверенная рука сварщика играют решающую роль в прочности, однородности и эстетичности будущего задела.

Виды сварочных аппаратов

Производителями разработаны модели для дуговой и аргонно-дуговой сварки, каждая из которых имеет технические и технологические особенности, плюсы и минусы.

Сварочный инвертор

Сварочный инвертор Инвертор – это инверторный источник питания электродуги, характеризующийся неоднократным изменением рода тока. В данном устройстве ток идет через полупроводник и сперва выпрямляется, после сглаживается специализированным фильтром. Преобразуя в постоянный, стандартной сетевой частоты в 50 Гц, ток изменяется снова в переменный, однако частота уже имеет значение в десятки кГц. Неоднократное частотное инвертирование сменяется отправлением тока на небольшой трансформатор, где увеличивается сила тока и снижается напряжение. После таких метаморфоз ток проходит через высокочастотный фильтр и выпрямитель, где образованная дуга подает электроду постоянный ток.

Плюсы инверторов:

  • Увеличенная частота тока справляется с тяжелыми и габаритными металлоконструкциями;
  • КПД составляет внушительные 85–96%, минимум энергетических потерь и подключение источника возможно от домашней сети;
  • Долгий срок непрерывной работы;
  • Несколько режимов мощности под распространенный ряд электродов, включая сверхтонкие;
  • Плавный переход с одного режима на другой;
  • Механизм инверторов дает легкий розжиг отзывчивую стабилизацию;
  • Эффективный предохранитель от скачков напряжения;
  • В результате — превосходный шов независимо от пространственной позиции;
  • Минимум разбрызгивания;
  • Пригодны для сварки различных металлов;
  • Электробезопасны и стабильны в работе.

Минусы инверторов:

  • В сравнении с трансформаторными источниками высокая стоимость;
  • Дорогое ремонтное обслуживание;
  • Пыль, неизбежно затягиваемая при работе кулерами, чувствительно сказывается на инверторах, способна создать замыкание электроники – требуется регулярная очистка щеткой или продувание воздухом;
  • Замысловатые схемы чувствительны к влажности и минусовым температурам – они создают условия для выпадения конденсата. Поэтому инверторами сложно работать в холодное время, их нельзя хранить в неотапливаемых помещениях.

Сварочные трансформаторы

Сварочные трансформаторыНа данный момент – самый распространенный тип инструментов для сварки. Данные устройства представляют собой громоздкий силовой трансформатор, работающий на частоте 50 Гц и преобразующий электроэнергию с помощью механической регулировки магнитного потока в составном сердечнике. После запитания от сети первичной обмотки намагничивается сердечник, и на вторичной обмотке индуцируется переменный ток пониженного напряжения и увеличенной силой уходит на создание электродуги. Сила тока регулируется только механически, через перемещение вторичной обмотки на сердечнике.

Плюсы сварочных трансформаторов:

  • Относительно недорогая цена (в 2,5 раза ниже стоимости с близкими по функционалу инверторами);
  • Несложный механизм, недорогие комплектующие;
  • Неприхотливы в уходе за счет отсутствия сложной электроники.

Минусы сварочных трансформаторов:

  • Тяжелые и громоздкие;
  • Переменный ток не дает высококачественного шва;
  • Малоопытному сварщику тяжело удержать дугу;
  • Малый КПД (менее 80%) — усиленное потребление электроэнергии.

Трансформаторы актуальны на производстве и в домашних условиях, где к качеству шва нет серьезных требований, компактность и вес не принципиальны, а на особое обслуживание нет времени и средств.

Сварочные выпрямители

Сварочные выпрямителиЭто электроаппараты способны преобразовать переменный ток 3-фазной сети в постоянный с помощью полупроводниковых приборов – выпрямителей из кремния или селена, полупроводниковых вентилей. Благодаря направленному движению постоянного тока электродуга становится устойчивее, с минимумом скачков и прерываний.

Устройство выпрямителей довольно сложное:

  • Требуется вентиляционная система;
  • Ряд моделей оснащены дополнительными дросселями – для сглаживания и фильтрации тока;
  • Комплектация защитными, измерительными, пускорегулирующими элементами.

Плюсы сварочных выпрямителей:

  • Высококачественный шов;
  • Легкость поддерживать дугу;
  • Разбрызгивание расплава минимально;
  • Высокие показатели глубины плавления;
  • При сравнении с трансформаторами тяжесть средняя и удобная форма;
  • Работают по чугуну, термостойкими разновидностям стали, цветным металлам.

Минусы сварочных выпрямителей:

  • Стоимость сопоставимая с инверторами, однако КПД уступает;
  • Требуется дополнительный контроль за системой охлаждения;
  • Запрещено подключение к домашней сети;
  • Сложный механизм.

Полуавтоматы для сварки

Полуавтоматы для сваркиСварочные полуавтоматы – специализированные устройства, в состав которых входят: источник питания, система управления, механизм запуска присадочной проволоки, рукава с горелкой, баллоны с газом и газоподающие оснастки.

Тонкая проволока подается в зону с газом, плавится и перемещается в сварочную ванну.

Плюсы сварочных полуавтоматов:

  • Эффективны для соединения тонколистовых элементов;
  • Способны создать «короткий шов» – высококачественный задел, увеличенный в длину или для точечной сварки;
  • Отличается повышенным КПД;
  • Пригодны для широкого спектра соединения разных металлов;
  • Оснащены разными режимами, настройками и регулировками.

Минусы сварочных полуавтоматов:

  • Дороговизна (оправданная преимуществами);
  • Дорогостоящие расходники;
  • Стационарность из-за газовых баллонов и необходимости подключения к специальной сети;
  • Небезопасная работа на открытой местности – требуется защита газа от сдувания.

Выбор сварочного аппарата

  • Напряжение сети – различают 1-фазное и 3-фазное. Для бытового применения подойдет аппарат на 220 В или агрегат на 220/380 В;
  • Напряжение холостого хода (Uх.х. или НХХ) – определяет способность инструмента в первый раз и в последующие разжечь электродугу, поддерживать ее горение. Техника, функционирующая на переменном токе, по ГОСТу должна работать не менее, чем на 80 В, с постоянным – 90 В. Более высокие показатели соответствуют лучшему качеству;
  • Мощность – в документах на оборудование мощность тождественна максимальной пиковой нагрузке на сеть. Техника с широким диапазоном регулирования функциональнее ограниченных агрегатов;
  • Продолжительность времени работы (ПВ, ПВР) – европейская техника работает 3 минуты и 7 отдыхает, т.е. ПВР ровняется 30%. В реальной работе подобной длительности не бывает – потребуется замена электрода, проверить шов, счистить шлак, перейти в другое положение, т.е. можно использовать технику и с ПВР 10%. Однако боле высокие показатели гарантируют большую выносливость аппарата;
  • Класс защиты – для любой техники, работающей от электричества, необходима защита от влаги и пыли. Сварочный аппарат должен иметь индекс не менее IP21, IP23;
  • Температурные ограничения – по ГОСТу проведение сварки возможно даже в критические температуры от -40С до +40С. Однако многие агрегаты не переживут низкие температуры (инверторы);
  • Работа от генератора – полезная дополнительная опция, необходимая для использования техники на улице, вдали от стационарной сети;
  • Сварка разных металлов – некоторые модели сразу выпускаются для обработки черных металлов (обычная ручная дуговая сварка – «MMA») и цветмета (аргонно-дуговая технология «TIG»), другие – имеют возможность докомплектации.
30 0

Комментарии

wpDiscuz