Сравнение сварочных аппаратов разного типа. Типы сварочного оборудования. Положительные и отрицательные стороны аргонодуговой сварки

В мире сварки произошла настоящая техническая революция. И это отличный факт, потому что эта революция заключается в появлении на рынке огромного числа новых, удобных и безопасных устройств для сварки самого разного вида. Они позволяют эффективно работать даже новичкам: снизился порог вхождения в профессию. Это весьма позитивное явление.

Но всякая революция несет новые требования: нужно быть в курсе. Нужно знать и разбираться в новом оборудовании и гаджетах, понимать суть новых технологий, уметь выбирать лучшие модели аппаратов по важным для себя параметрам. Предлагаем разобраться со всеми сварочными аппаратами, существующими на сегодняшний день.

Классификация сварочных аппаратов.

Для начала уточним все известные аббревиатуры, связанные со сварочным делом, нам без них не обойтись в дальнейшем.

• AC и DC: это английская аббревиатура, обозначающая переменный и постоянный ток соответственно.
• TIG – сварка ручного типа с аргоном и вольфрамовым электродом.
• MIG и MAG – дуговая сварка полуавтоматического типа с плавящейся электродной проволокой с подачей инертного или активного газа.
• ПВ – русская аббревиатура «продолжительность включения», показывающая время, в течение которого аппарат будет работать не перегреваясь.
• MMA – дуговая сварка ручного типа со штучными электродами.

Виды сварочных аппаратов следующие:

• выпрямители;
• генераторы, работающие на дизельном топливе или бензине.

Трансформатор – ветеран пенсионного возраста

Многие мастера считают трансформаторы устаревшими аппаратами, место которым на заводах утилизации. Есть и другие точки зрения. Попробуем разобраться.

Это действительно самый старый профессиональный сварочный аппарат, применяемый в сварке. Одновременно и самый простой по своему устройству. Главная задача трансформатора – преобразование электрического тока, а если точнее – снижение напряжения до приемлемого уровня для сварки.

Конструкция трансформатора предельно проста: один из самых главных элементов – сердечник. На нем расположены две обмотки – первичная и вторичная. Одна из них работает как статичная, вторая двигается относительно первой, происходит движение одной обмотки на фоне неподвижности другой.

Этот процесс обеспечивает изменение тока в сторону понижения. На этом участке могут быть разные варианты механизма действия, но главное остается одним: снижение напряжения тока для того, чтобы подача тока на дугу была устойчивой.

Сварочный трансформатор.

Особенность трансформаторов – только переменный ток на выходе. Этот факт говорит не в пользу качества сварочного шва. Дело в том, что при переменном токе металл имеет свойство разбрызгиваться в разные стороны. Варить нужно с использованием рутиловых или фтористо-кальциевых электродов, диаметр самых оптимальных сечений – около 1,5 – 2,5 мм.

Электроды нужно выбирать, исходя из максимальной силы тока и напряжения в устройстве.

Как у любого другого технического устройства, у трансформаторов есть свои преимущества и недостатки.

Положительные свойства сварочного трансформатора следующие:

• Они просты в конструкции, и, следовательно, удобны в обслуживании.
• Чрезвычайно высокая надежность.
• Недорогие по стоимости.
• У них довольно высокая производительность – до 90% коэффициента полезного действия.

Теперь сравним их с недостатками трансформатора:

• Массивность: большой вес и крупные габариты.
• Высокий расход электроэнергии, так как много нужно на предварительный разогрев самого аппарата. Охлаждение вентилятором тоже требует немалой энергии.
• Высокая зависимость от сетевого напряжения: при его понижении качество выходного сварочного тока снижается в значительной степени.

И еще один важный фактор. Для того, чтобы варить с использованием трансформаторов, нужны довольно серьезные навыки. Для новичков это непросто, у них часто возникают трудности с удержанием качественной дуги.

Итак, что у нас вышло по трансформаторам: серьезные габариты, высокий расход энергии, нужны предварительные навыки сварки. Стабильность дуги и качество швов не всегда идеальные. Зато дешевые по стоимости. Имеют перспективы? Да, конечно, эти перспективы со временем тают.

Самым подходящим определением будет «уходящие аппараты». Трансформаторы подходят тем, для кого больше всего важны критерии низкой цены, долговечности и надежности.

Выпрямитель – настоящий компромисс

Выпрямитель для сварки.

Этот вид аппаратов является чистой воды техническим компромиссом. Они бывают двух типов – кремниевые и селеновые. По своей конструкции и принципу работы он находится ровно посередине между ветераном сварочного движения трансформатором и устройством нового поколения в виде инвертора.

В основе конструкции выпрямителя все тот же трансформатор. Но он сопровождается дополнительными элементами: выпрямительным блоком, который может быть или тиристорным, или диодным. Главное то, что выпрямитель помогает получить постоянный ток, в отличие от трансформатора.

Постоянный ток проходит по вторичной обмотке в направлении к выпрямительному блоку. Если агрегат оснащен еще и дросселем, сварочный ток и другие показатели могут регулироваться.

Все дополнительные причиндалы, которые оснащают выпрямитель, направлены лишь на одно: повышение стабильности и непрерывности электрической дуги. Ведь хорошая дуга в качестве конечного результата дает качественный шов.

И еще одно весьма немаловажное преимущество выпрямителя из-за простоты в эксплуатации: на нем могут работать новички без особого опыта.

Теперь преимущества выпрямителя по пунктам:

• Возможность работать на аппарате новичкам.
• Высокое качество сварочного шва в итоге.
• Возможность варить чугун и цветные металлы, если использовать подходящие электроды.
• Можно варить нержавейку и низколегированные стали со специальными электродами.
• Стабильная и непрерывная дуга.
• Широкие функциональные возможности, которые позволяют использовать выпрямители в том числе и для домашней сварки в хозяйстве.
• Относительная дешевизна.

Недостатки выпрямителей почти такие же, как у трансформаторов: большие габариты, просадка сетевого напряжения и высокая зависимость от него. Следует заметить, что многие производители бытового электрооборудования потихоньку сокращают производство выпрямителей. Так что можно говорить о тихом уходе и этих аппаратов в дальнейшей перспективе.

Там, где полуавтомат, там и аргон

Полуавтомат для сварки.

Полуавтоматы – это специализированные типы сварочных аппаратов для электродуговой сварки под защитой инертных газов. В основном это аргон, конечно. Дополнительная опция использования полуавтоматов – это сварка с проволокой: такая технология не нуждается в газовой защите.

Суть процесса – выход проволоки из шланга в держателе с одновременным выходом газовой смеси. Во время сварки проволока находится в среде защитного газа, она плавится под действием электрической дуги. Ток и скорость подачи проволоки регулируются.

По своему устройству полуавтоматы сложнее трансформаторов или выпрямителей. Зато они удобнее в пользовании. Это любимые аппараты мастеров в автомастерских, особенно в ремонте кузовов. Среди самодеятельных и кустарных сварщиков полуавтоматы также весьма популярны.

Вот какие части составляют конструкцию полуавтомата:

• Наш старый знакомый трансформатор.
• Еще один старый знакомый – выпрямитель.
• Специальный привод для подачи проволоки.
• Баллон с инертным газом.
• Газовая горелка с рукавом.

Мы уже писали выше, что полуавтомат способен к сварке без защиты газа. В этом случае защитную роль выполняет флюсовая проволока. В принципе это та же проволока для плавления, но благодаря флюсовому компоненту она горит с выделением облака защитного газа. Это облако защищает сварную ванну от окисления воздухом ничуть не хуже, чем внешний аргон или другой инертный газ.

На этом функции флюсового компонента сварочной проволоки не заканчиваются. В нем имеются элементы, добавляющие стабильность электрической дуге. С этой чудесной «флюсовостью» не нужен газовый баллон. Но стоит флюсовая проволока значительно дороже обычной.

Выбор газа зависит от природы свариваемого металла. Железо хорошо вариться с углекислым газом. Сталь предпочитает газовую смесь аргона с углекислотой. Ну а с алюминием лучше всего работать под защитой чистого аргона.

Важным фактором является «легитимность» газовых баллонов: приобретать нужно только проверенные и надежные экземпляры. Даже речи быть не может об экономии денег на качестве газа и газовых смесей для сварки. На чем угодно, только не на газе.

Полуавтомат с газовым баллоном.

Преимуществе полуавтоматов:

• Металл во время сварки практически не разбрызгивается.
• Как следствие – высокое качества сварочного шва.
• Аппарат довольно эффективен – у него высокий КПД.
• Возможность варить тонколистовой металл.

Ну а недостатков намного меньше:

• Высокий расход материалов: проволоки, газовых смесей.
• Немалая стоимость, особенно флюсовой проволоки.

И другие «мелкие» группы

В большом массиве самых популярных видов и типов сварочных агрегатов встречаются узко специализированные и поэтому достаточно малочисленные виды аппаратов, которые обязательно нужно упомянуть, иначе наш обзор не сможет считаться полным и всеобъемлющим.

Устройства для точечной сварки

Точечная сварка – это очень специальный процесс, который относится к контактным технологиям термомеханического класса. Он состоит из нескольких этапов. Первым делом металлические заготовки складывают между электродами, чтобы начать одновременный нагрев с деформацией через давление.

В чем точечность? В мгновенности, ответим мы. Разогрев происходит мгновенным импульсом тока, который нагревает металл до точки плавления. Таким образом формируется жидкая зона металла – общая для обеих заготовок. Подача тока прекращается, а эта зона начинает остывать и отвердевать при продолжающемся давлении. Это давление длится вплоть до полной кристаллизации металла заготовок.

Сварка электродом.

Преимущества точечной сварки заключаются в прочности шва, экономичности и простоте исполнения. Есть только одно отличающее свойство точечного шва: он никак не обладает герметичностью. Поэтому применение точечной технологии ограничено.

Аппараты для газовой резки и сварки

Ацетилен, водород, природный газ – вот главные горючие герои этого метода. Они отлично горят в воздухе. С их помощью металлические заготовки разогреваются до температуры плавления. Если вы почувствуете запах карбида рядом со сварщиком, значит перед вами метод работы с ацетиленом: его получают из карбида кальция и воды. Это газ самый популярный в использовании.

Этот метод несложный для исполнения, не требует дорогого оборудования и, самое главное, обходится без сетевого электричества. Но и недостатки тоже есть: о точности нет речи, производительность работы тоже оставляет желать лучшего: этот способ исключительно ручной.

Устройства для плазменной сварки

Это больше резка, чем сварка. Но принцип процесса – расплавление металла с помощью потока плазмы. Дело в том, что плазма по своей сути – это газ из заряженных частиц, которые работают отличными проводниками тока. Плазма нагревается дугой, что приводит к повышению ее ионизации.

Температура в итоге достигает сумасшедших значений – это десятки тысяч градусов. Резка металла происходит и за счет плавления металла, и за счет вымывания металла из рабочего участка ионизированным потоком высочайшей скорости.

Инвертор со своими фишками

Самая продвинутая и популярная модель аппаратов, в основном благодаря которой произошла революция в сварке. Еще несколько лет назад они расценивались как техническая дорогая и не очень удобная экзотика. Совсем не то сегодня: доступность и простота в использовании – вот главные качества многочисленной группы современных инверторов.

Остальные характеристики также значительно улучшены: уменьшение размеров, отличная дуга, оптимизация энергоемкости и скорости процесса, минимальное разбрызгивание металла и т.д.

Весьма немаловажный «энергетический» нюанс: в сравнении со своими сварочными предшественниками трансформатором и выпрямителем инверторный аппарат потребляет электроэнергии на порядок меньше. Благодаря компактности и легкому весу нет необходимости тратить энергию на нагревание массивных металлических деталей.

Дополнительная экономия происходит за счет быстрого поджигания и ровного стабильного горения электрической дуги.

Инвертор называют импульсным устройством. Он состоит из силового трансформатора для снижения сетевого напряжения, стабилизатора для преобразования тока и комплекта электрических схем. Сетевое напряжение подается на выпрямитель, после которого постоянный ток преобразуется в переменный с высокой частотой.

В дальнейшем этот высокочастотный переменный ток идет на трансформатор, где он снова превращается и идет на дугу с теми характеристиками, которые идеально подходят для сварки здесь и сейчас.

Принципиальная новизна инверторной технологии заключается в достаточно сложной конструкции самого аппарата, которая дает возможность для последовательных процессов преобразования тока следующим образом:

• Из обычной электрической сети поступает переменный ток, который сразу же трансформируется в переменный в выпрямителе. Выпрямитель работает на основе диодного моста.
• Полученный в выпрямителе постоянный ток направляется к инверторной части, играющей роль генератора электрических импульсов высокой частоты. На этом участке силовые транзисторы превращают постоянный ток снова в переменный, но уже с совсем другой частотой – намного выше, чем в первоначальном сетевом варианте.
• Теперь уже высокочастотный переменный ток идет к трансформатору для того, чтобы понизить напряжение и одновременно повысить силу тока. В итоге получается высокочастотный ток с силой, которая отлично регулируется.
• Финишным пунктом для переменного тока является выпрямитель, который в конце концов превращает высокочастотный переменный ток в постоянный. Именно он используется для сварки.

Классификация инверторов

Инверторы подразделяются на виды в зависимости от разных критериев.

Если первой характеристикой сварочных аппаратов является технология сварочного процесса, то классификация следующая:

• инверторы MMA для работы в ручном режиме;
• для полуавтоматической сварки MIG/MAG;
• в среде с защитным инертным газом TIG;
• для плазменной сварки CUT.

Инверторы MMA

MMA сварка.

Предназначены для ручной сварки с помощью покрытых электродов. На эти устройства любо-дорого смотреть, а работать еще приятнее: компактные, небольшого веса, надежные и простые в сервисном обслуживании. Швы в результате получаются аккуратными и самого высокого качества во всех отношениях.

Возможности аппаратов MMA самые широкие, во всяком случае их вполне достаточно для кустарных и домашних нужд – все несложные работы такому аппарату по полечу. Поэтому инверторные устройства типа MMA – самые любимые и популярные для работ дома или на небольшом производственном участке. Это, безусловно, надежный сварочный инвертор и технологический выбор номер один «домашних» задач.

Инверторы – полуавтоматы

Устройство аппаратов полуавтоматического вида посложнее. Они намного мощнее и, соответственно, обладают большим габаритами, причем это касается как веса, так и размеров. Оно и понятно, полуавтоматы используются на производствах, это вовсе не домашние агрегаты – дома работать с ними будет довольно проблематично.

Главная фишка полуавтоматов инверторного типа такая же, как и обычный полуавтомат. Это сварка при помощи проволоки, которая подается на определенной скорости специальным приспособлением в зону формирования шва.

В инертном облаке

Что же касается сварки под защитой инертного газа, то она проводится с помощью инверторов – полуавтоматов еще более сложного типа. Они весьма недешевые по стоимости и также предназначены для промышленного производства, это профессиональные сварочные аппараты.

Как мы уже знаем, полуавтоматы требуют дополнительных материалов и оборудования. Электроды в данной технологии могут быть двух видов: плавящиеся и неплавящиеся из вольфрама.

Инверторы для плазменной сварки и резки

Несмотря на то, что этот аппарат для сварки находится по классификации на этом месте, он совершенно не предназначен для классических сварочных работ – им попросту варить нельзя. Эти инверторы используются на производствах. Главная особенность – это буквально аптекарская точность резки металлических деталей вне зависимости от толщины, они могут резать очень толстые заготовки.

Как инверторы разделяются по своим функциям

Схема сварки в среде аргона.

Классификация сварочного оборудования может проводиться по самым разным критериям. Это относится и к инверторам. Функциональность – самый, пожалуй, удобный критерий для разделения огромного числа моделей на понятные группы.

Для быта

Домашний сварочный аппарат должен обладать определенными характеристиками: компактный, недорогой, с широкими функциями. Среди инверторов таких – великое множество. В основном все они китайского производства, к которым нужно относиться осторожно и грамотно. В чем заключается такой подход: покупать в приличных торговых сетях, внимательно читать спецификации.

Даже если вы купите китайский инвертор приличного, как вам кажется, качества, будьте готовы к тому, что дешевизна любого устройства ведет к его недолговечности. Это классическое правило распространяется не только на китайские товары.

Профессиональные инверторы

И стоят дороже, и делают больше. Эти аппараты предназначены для операций разной сложности, они мощные, с регулированием характеристик сварочного тока, долговечные и надежные. Все они предназначены для работ в промышленных масштабах.

Специализированные инверторы

Само название говорит за себя. Мы уже упоминали устройства для точечной сварки или лазерной технологии. Их также отличают очень высокие качественные характеристики, и они также предназначены для производственных операций.

Главные характеристики инверторных аппаратов

В этих характеристиках нужно хорошо разбираться. Они помогут вам и в работе с инвертором, и в выборе аппарата при его покупке с учетом вашего опыта, рабочих планов и толщины вашего кошелька.

Характеристики инвертора.

Параметры для сварочного аппарата инверторного типа следующие:

• Сетевое напряжение от стандартной электрической сети, на котором может функционировать инвертор. Обычно это два значения: 380В и 220В. Для дома выбирают аппараты, работающие с напряжением в 220В.
• Тип тока, получаемый на выходе инвертора.
• Параметры тока на старте. От этих величин зависит качество и спецификации электродов. Если точнее, то диаметр электродов.
• Мощность аппарата, от которой будет зависеть сила сварочного тока на выходе для сварочной дуги.
• Легкость розжига сварочной дуги, которая зависит от показателя напряжения холостого хода.
• Диаметры электродов, которые должны использоваться на конкретном инверторе.
• Нижний и верхний уровень силы тока, получаемого на выходе устройства.
• Габариты аппарата – размеры и вес. Помним правило: чем меньше габариты, тем меньше мощность устройства, тем ниже будет сила тока на выходе. Если вас интересует инвертор с широкими функциональными возможностями, уберите критерий «компактность» из числа самых первых.

Инверторы – очень современные устройства. Они обладают целым рядом специальных опций, которые предназначены для облегчения работы сварщика. А удобство в работе всегда ведет к повышению качества конечного продукта, чем в нашем случае является сварочный шов.

Именно такие новые функции делают возможной сварку высокой сложности людьми без особого профессионального опыта.

• «Горячий старт» – это подача дополнительного электрического заряда на электрод, что в значительной степени облегчает поджиг сварочной дуги.
• «Антизалипание» – важнейшая функция в особенности для новичков в сварочном деле. При малейших признаках залипания электрода подача тока на него автоматически понижается.
• «Форсаж дуги» – автоматическая подача тока большей силы, если электродный конец находится в нежелательной близости с поверхностями свариваемых металлических заготовок.

Особенности работы инверторов

Высокая надежность в использовании не исключает технических нюансов или сбоев, о которых нужно знать и помнить.

Сварочный аппарат.

Неисправности, встречающиеся во время работы с инвертором, следующие:

• электрическая дуга может потерять стабильность горения;
• электрическая дуга может попросту исчезнуть;
• может начаться сильное разбрызгивание металла во время сварки;
• электрод может прилипнуть к поверхности соединяемых металлических заготовок;
• электропитание прибора может самопроизвольно отключиться;
• аппарат может внезапно сильно нагреться.

Причинами таких сварочных неприятностей могут быть разные факторы. Чаще всего встречаются следующие:

• Вы выбрали «неправильный» электрод: его диаметр не подходит силе получаемого сварочного тока. В результате страдает стабильность дуги.
• Если вы неверно рассчитали силу сварочного тока, металл начнет разбрызгиваться со страшной силой. Уменьшить силу тока, взять электроды с меньшим диаметром – вот что надо сделать для решения проблемы, все просто.
• Распространенная беда – низкое сетевое напряжение, в результате чего даже у опытных мастеров может возникнуть очень нежелательное явление в виде прилипания электродов. Эту же картину дадут слишком длинные электрические провода, которые в силу протяженности обязательно начнут перегреваться. Старайтесь контролировать и длину проводов, и диаметр их сечения – он должен составлять не меньше 2,5 мм².
• Обрыв кабеля – примитивная ошибка, тем не менее встречается довольно часто. Неполный контакт между поверхностями электрода и зажимного устройства относится к этой же группе причин исчезновения сварочной дуги.
• Избыточный перегрев аппарата может возникнуть из-за долгого использования инвертора без перерыва. Такая ситуация закономерна. Если же перегрев происходит после короткого периода работы, нужно проверить и заменить обмотку – скорее всего, она износилась.

Как выбрать сварочный аппарат для дома

Универсальность, компактность, легкий вес, простота в использовании, недорогая цена – вот какой сварочный аппарат хочется иметь дома в качестве собственного агрегата. Большинство покупателей сварочных аппаратов в дом останавливают свой выбор на инверторных моделях.

Это факт вовсе не означает, что трансформаторы или выпрямители перестали покупать. И тому есть причины. Давайте разбираться, какой сварочный аппарат лучше для вас «здесь и сейчас». Виды сварочного оборудования чрезвычайно разнообразные, поэтому делаем выбор с учетом всех персональных потребностей.

Выбираем домой трансформатор:

• Самое главное, на что нужно обращать внимание при выборе сварочного трансформатора для домашней работы, это рабочее напряжение понижающего трансформатора. Они в состоянии работать от сети с двумя характеристиками: или трехфазной, или однофазной со значениями 380/220В. Есть модели универсального пользования, которые могут подключаться к любому виду сети: на 220В, на трехфазную сеть, на фазное напряжение между двумя фазами.
• Следующий по важности параметр – это мощность трансформатора. В этом отношении оптимальными являются аппараты, работающие от сети с напряжением в 380В, они значительно мощнее и почти не вызывают перекосов напряжения в сети. Но далеко не у всех потребителей домашних сварочных аппаратов имеется возможность подключения к трехфазной сети. Следует помнить, что мощность трансформатора не может быть выше предельно допустимой мощности в вашей домашней сети.
• Третий критерий выбора трансформатора – параметры рабочих токов и диаметр требуемых электродов. Если вы собираетесь варить углеродистую сталь, вам вполне будет достаточно диапазона от 80А до 160А, выбирайте электроды от 1 до 6 мм. Конечный выбор электрода зависит от толщины краев металлических заготовок.
• Ну и габариты агрегата. Они, как мы знаем, у трансформаторов весьма внушительные. Но эта внушительность должна вас волновать только в случае, если вы собираетесь перемещаться для проведения сварочных работ. Вы уверены, что будете это делать дома?

Если нужен выпрямитель:

• Для сварочных выпрямителей нужен импульсный выпрямленный ток, тогда они дают возможность варить при устойчивой дуги и без разбрызгивания металла. Помимо этого, при правильном использовании они экономят расходование дорогих электродов. Выпрямленный ток способствует формированию ровного и тонкого сварочного шва.
• Требования и пожелания по сетевому току и напряжению практически такие же, как и с трансформаторами. Они могут работать при обоих вариантах переменного тока, их включают хоть по однофазной мостовой схеме, хоть по трехфазной. Трехфазная схема при использовании выпрямителя предпочтительнее: при ней дуга устойчивее и мощность выше. Поэтому следует ориентироваться на подключение к трехфазной сети в 380В.
• Проверяем и оцениваем принцип регулировки режимов сварки, диаметр требуемых электродов, верхний и нижний уровни сварочных токов.

Или все-таки инвертор?

Конечно, в нем собраны все пожелания домашнего мастера по сварке: широчайшие функциональные возможности, разнообразные режимы сварки – все для счастья человека. Популярности среди широких масс населения этому типу сварочного оборудования не занимать. Цена, правда, высоковата. Но по мнению многих, эта овчинка по-настоящему стоит выделки.

На что обращаем внимание при его выборе домой?

• Главный критерий – также напряжение электрической сети, это те же 220В и 380В. И так же, как в предыдущих случаях, трехфазные модели инверторов являются более мощными. А от мощности устройства зависит его долговечность и срок использования. Ведь чем больше мощность, тем меньше перегревается аппарат.
• Следующий критерий – характеристики токов и режимы сварки. Их выбор будет зависеть только от одного – толщины свариваемых металлических заготовок. В интернете вы сможете найти множество данных о зависимости диаметра сварочных электродов в миллиметрах от значения сварочного тока в амперах. Обычно для домашнего инвертора вполне хватает силы тока от 60А до 160А. К тому же имеющаяся возможность плавно регулировать величину тока позволит вам еще больше повысить качество сварочного шва.
• Еще один важнейший фактор, который нужно учитывать при выборе инвертора в обязательном порядке. Это продолжительность включения ПВ, которая показывает время работы аппарат без перерыва при максимальных значениях тока. Иногда этот показатель называют ПН – продолжительностью нагрузки. Чем выше продолжительность включения, тем дольше инвертор сможет функционировать без перегрева. Вообще-то ПВ можно рассчитать, исходя из чистого времени сварки по отношению к паузам для смены электрода или подготовки материалов. Если, к примеру, в спецификации инвертора указана ПВ в 80%, то чистое время сварочного процесса будет длиться ровно 4 минуты. Затем вам придется сделать паузу длительностью в 1 минуту.
• Следующий критерий всегда указан в паспорте устройства – мощность инвертора. В этой строчке называется уровень номинального сварочного тока, при использовании которого инвертор не будет самопроизвольно выключаться из-за перегрева. Мощность лучше выбирать с запасом: если потребность в номинальном токе составляет 120А, выбирайте аппарат с показателем в 180А. Такой запас позволит вам использовать длинные электрические кабели и, самое главное, вы сможете работать при скачках напряжения с общей сети.
• ДПН расшифровывается как «диапазон питающего напряжения». Этот параметр делает безболезненными перепады напряжения в 20 – 30%, которые встречаются сплошь и рядом в сельской местности.
• Лучшие сварочные инверторы снабжены фирменными дополнительными опциями, которые облегчают работу сварщика – новичка, должны быть особенно важны для вас, если вы – тот самый новичок в сварочном деле. Речь о АП – антиприлипании, ГС – горячем старте, ФД – форсаже дуги. Значимы ли они для вас с вашим текущим опытом – решать вам и только вам.

В качестве резюме пройдемся по главным идеям нашего обзора. Классификация сварочных аппаратов – стройная и понятная система, которая отлично поможет принять решение, какой сварочный аппарат будет самым оптимальным для ваших работ в домашних условиях.

Критериев, определяющих выбор, немного. Если вы учтете их, у вас все получится: вы найдете устройство, которое будет устраивать вас и по сложности конструкции, и по широте функций, и по стоимости.

Желаем дельного похода в магазин, грамотного продавца и хороших помощников рядом.

Желающему обуздать сварочное дело, либо уже опытному профессиональному сварщику всегда интересно знать, каким образом можно усовершенствовать работу, сделать ее проще и удобнее. В связи с этим выделим и рассмотрим основные виды .

Виды аппаратов для сварки

Опираясь на конструктивные особенности, а также принцип действия современных сварочных аппаратов можно выделить определенные типы сварочных аппаратов.

Типы аппаратов для сварки:

1. Сварочный трансформатор;
2. Сварочный инвертор;
3. Сварочный полуавтомат;
4. Сварочный аппарат для аргонодуговой сварки;
5. Сварочный агрегат.

Сварочный трансформатор

Определение

– аппарат, преобразующий электрический ток, регулирующий данный показатель для устойчивого питания электрической дуги.

Принцип действия

На сердечнике-магнитопроводе такого аппарата размещается первичная и вторичная обмотки, которые находятся в неподвижном состоянии. Также одна обмотка может быть закреплена статично, в то время как другая свободно перемещаться по сердечнику относительно первой.

За счет подобного перемещения производится регулировка электрического тока. Другие способы регулировки сварочного тока также могут иметь место. Сварочный трансформатор работает в качестве понижающего трансформатора.

Достоинства и недостатки

Стоит выделить следующие преимущества трансформатора для сварки:

• Конструктивная простота;
• Простота использования;
• Высокая надежность;
• Низкая стоимость;
• Легкость в обслуживании.

Недостатки:

• Значительные габариты;
• Значительная масса.

Вывод

Сварочный процесс достигается путем применения переменного тока, что негативно сказывается на качественном показателе сварного шва по окончании работы. Имеются некоторые сложные моменты в процессе удержания электрической дуги в работе. Аппарат трансформаторного типа применяется зачастую для соединения деталей из низколегированных сталей.

Сварочные выпрямители

Определение

Аппараты представляют собой источник питания, который состоит из трансформатора с регулирующим устройством, а также выпрямительного блока.

Принцип действия

Принципиальная работа устройства основана на питании электрической дуги постоянным током, который протекает через вторичную обмотку и проходит через выпрямительный блок кремневых или селеновых выпрямителей. Чтобы получить ножную характеристику, устройство данного типа достаточно часто оснащается дополнительным дросселем.

Стоит отметить, что дуга подобных устройств обладает достаточной стабильностью, непрерывностью, с помощью чего сварщик получает возможность выполнять качественную сварку. Аппарат доступен для работы даже новичку в сварочном деле.

Преимущества:

1. Выпрямитель дает возможность производить качественную работу, при этом сварщику не обязательно иметь навыки;
2. В условиях применения аппарат с необходимой комплектацией, а также оборудованием, устройство может соединять чугунные детали, и даже элементы цветных металлов;
3. Стабильное горение дуги;
4. Возможность соединения низколегированных и нержавеющих сталей.

Вывод

Выпрямительный сварочный аппарат позволяет осуществлять работу с различными материалами, а, следовательно, является отличным помощником, как в хозяйстве, так и в профессиональной деятельности.

Сварочный инвертор

Определение

Сварочный аппарат инверторного типа – устройство, работающее с повышенной частотой.

Принцип действия

Устройство создавалось для сварки в условиях стабильного напряжения, вызванного применение электрогенераторов, а также длинных соединительных проводов. Аппараты инверторного типа зачастую оборудованы защитой от перепадов напряжения сети, прилипания электродов. Доступна функция «горячий старт», облегчающая сварку. Также за отсутствием перегрева аппарата следит автоматический стабилизатор мощности.

Современные инверторы способны работать в условиях перепадов напряжений в диапазоне 160-270 В. Также стоит отметить, что многие из них оснащаются вентиляционной системой охлаждения. Таким образом, становится возможным использование устройства относительно сцепления тяжелых конструкций, при значительных нагрузках, в промышленных условиях. По сути, инвертор – универсальный сварочный аппарат.

Преимущества:

• Существенное повышение КПД источника питания за счет высокотехнологичной составляющее инвертора;
• Незначительная масса и габариты;
• Высокочастотные устройства дают возможность обеспечивать отличные технологические свойства, а также предел регулирования;
• Высокая устойчивость электрической дуги;
• В результате сварки производится качественный и ровный сварной шов;
• Возможность работы с широким диапазоном токов;
• Возможность работы в условиях высокой нагрузки;
• Простота и удобство применения;
• Способность сварки помощью всех известных типов электродов.

Вывод

Аппарат инверторного типа допускает возможность эксплуатации в профессиональной, любительской деятельности.

Полуавтомат

Определение

Сварочный полуавтомат эксплуатируется с помощью постоянного или импульсного тока в среде защитных газов, либо с применением специализированной проволоки без участия газовой среды.

Принцип действия

Из механизма подачи электродная проволока поступает посредством гибкого шланга в держатель, который находится в руке сварщика. В одно время с проволокой по рукаву подается защитный газ (аргон, углекислый газ или их смесь). Отсутствие необходимости баллона при использовании специальной защитной проволоки вполне допустимо.

Достоинства:

• Высококачественный сварной шов;
• Незначительные брызги;
• Высокая производительность;
• Возможность сваривания тонких металлов.

Вывод

Аппараты широко применяются при ремонте автомобилей. Типы аппаратов при кузовных работах позволяют не снижать стойкость к коррозии, а также прочность. Качественный шов после работы аппаратом не испытывает потребность в очистке от окалины флюса.

Аппарат для аргонодуговой сварки

Определение

Аппарат данного типа в работе применяет вольфрамовые неплавящиеся электроды, а в роли защитного газа выступает аргон, либо гелий.

Принцип работы

Во время сварки может применяться присадочная проволока. Установка аргонодуговой сварки работает на постоянном токе, переменном или импульсном. Скрепление деталей достигается путем использования вольфрамовых неплавящихся электродов. Защищающая газовая среда – аргон или гелий. Основное предназначение аппарата – сварка нержавеющих сталей, алюминия, латуни, меди, титана, а также сплавов магния.

Достоинства и недостатки

Преимущества:

• Исключительное качество сварного шва;
• Возможность сварки различных металлов и сплавов.

Недостатки:

• Сложность настройки аппарата;
• Требования к квалификационному уровню сварщика.

Вывод

Если имеется необходимость сварки цветных металлов наряду с высоким профессионализмом, аппарат предназначен именно для Вас.

Сварочные агрегаты

Определение

Сварочный агрегат – аппарат с автоматическим питанием. В некоторых случаях сварочный агрегат - достаточно выгодное устройство.

Принцип действия

Конструкция аппарата содержит достаточно сложное электромеханическое устройство, которое объединяет в себе двигатель внутреннего сгорания, мощный генератор, механическую энергию, полученную за счет вращения коленчатого вала двигателя, а также необходимые системы обеспечения его эксплуатации.

Механическая энергия, полученная за счет вращения коленчатого вала двигателя, преобразуется генератором в требуемый параметр (электрический ток) посредством выпрямителя. Показатели выпрямителя, в свою очередь, отвечают за стабильность горения сварочной дуги.

Достоинства и недостатки

Преимущества:

• Возможность использования при отсутствии централизованного электрического снабжения;
• Высокое качество сварки.

Недостатки:

• Значительные габариты;
• Большая масса;
• Сложность использования.

Вывод

Применения в бытовых условиях сварочного генератора достаточно неудобно. Однако в условиях отсутствия электроэнергии генератор – незаменимый аппарат.

1. Физические основы сварки

Сварка - это технологический процесс получения неразъёмного соединения материалов за счёт образования атомной связи. Процесс создания сварного соединения протекает в две стадии.

На первой стадии необходимо сблизить поверхности свариваемых материалов на расстояние действия сил межатомного взаимодействия (около 3 А). Обычные металлы при комнатной температуре не соединяются при сжатии даже значительными усилиями. Соединению материалов мешает их твердость, при их сближении действительный контакт происходит лишь в немногих точках, как бы тщательно они не были обработаны. На процесс соединения сильно влияют загрязнения поверхности - окислы, жировые пленки и пр., а также слои абсорбированных примесных атомов. Ввиду указанных причин выполнить условие хорошего контакта в обычных условиях невозможно. Поэтому образование физического контакта между соединяемыми кромками по всей поверхности достигается либо за счёт расплавления материала, либо в результате пластических деформаций, возникающих в результате прикладываемого давления. На второй стадии осуществляется электронное взаимодействие между атомами соединяемых поверхностей. В результате поверхность раздела между деталями исчезает и образуется либо атомная металлическая связи (свариваются металлы), либо ковалентная или ионная связи (при сварке диэлектриков или полупроводников). Исходя из физической сущности процесса образования сварного соединения различают три класса сварки: сварка плавлением, сварка давлением и термомеханическая сварка (рис. 1.25).

Рис. 1.25.

К сварке плавлением относятся виды сварки, осуществляемой плавлением без приложенного давления. Основными источниками теплоты при сварке плавлением являются сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и «джоулево тепло». В этом случае расплавы соединяемых металлов объединяются в общую сварочную ванну, а при охлаждении происходит кристаллизация расплава в литой сварочный шов.

При термомеханической сварке используется тепловая энергия и давление. Объединение соединяемых частей в монолитное целое осуществляется за счет приложения механических нагрузок, а подогрев заготовок обеспечивает нужную пластичность материала.

К сварке давлением относятся операции, осуществляемые при приложении механической энергии в виде давления. В результате металл деформируется и начинает течь, подобно жидкости. Металл перемещается вдоль поверхности раздела, унося с собой загрязненный слой. Таким образом, в непосредственное соприкосновение вступают свежие слои материала, которые и вступают в химическое взаимодействие.

2. Основные виды сварки

Ручная электродуговая сварка. Электрическая дуговая сварка в настоящее время является важнейшим видом сварки металлов. Источником тепла в данном случае служит электрическая дуга между двумя электродами, одним из которых является свариваемые заготовки. Электрическая дуга является мощным разрядом в газовой среде. 

Процесс зажигания дуги состоит из трех стадий: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод электрода на 3-5 мм и возникновение устойчивого дугового разряда. Короткое замыкание производится с целью разогрева электрода (катода) до температуры интенсивной экзо- эмиссии электронов.

На второй стадии эмитированные электродом электроны ускоряются в электрическом поле и вызывают ионизацию газового промежутка «катод-анод», что приводит к возникновению устойчивого дугового разряда. Электрическая дуга является концентрированным источником тепла с температурой до 6000 оС. Сварочные токи достигают 2-3 кА при напряжении дуги (10-50) В. Наиболее часто применяется дуговая сварка покрытым электродом. Это ручная дуговая сварка электродом, покрытым соответствующим составом, имеющим следующее назначение:

1. Газовая и шлаковая защита расплава от окружающей атмосферы.

2. Легирование материала шва необходимыми элементами.

В состав покрытий входят вещества: шлакообразующие - для защиты расплава оболочкой (окислы, полевые шпаты, мрамор, мел); образующие газы СО2, СН4, ССl4; легирующие - для улучшения свойств шва (феррованадий, феррохром, ферротитан, алюминий и др.); раскислители - для устранения окислов железа (Ti, Mn, Al, Si и др.) Пример реакции раскисления : Fe2O3+Al = Al2O3+Fe.

Рис. 1.26. : 1 - свариваемые детали, 2 - сварной шов, 3 - флюсовая корочка, 4 - газовая защита, 5 - электрод, 6 - покрытие электрода, 7 - сварная ванна

Рис. 1.26 иллюстрирует сварку покрытым электродом. По указанной выше схеме между деталями (1) и электродом (6) зажигается сварочная дуга. Обмазка (5) при расплавлении защищает сварочный шов от окисления, улучшает его свойства путем легирования. Под действием температуры дуги электрод и материал заготовки плавятся, образуя сварную ванну (7), которая в дальнейшем кристаллизуется в сварной шов (2), сверху последний покрывается флюсовой корочкой (3), предназначенной для защиты шва. Для получения качественного шва сварщик располагает электрод под углом (15-20)0 и перемещает его по мере расплавления вниз для сохранения постоянной длины дуги (3-5) мм и вдоль оси шва для заполнения разделки шва металлом. При этом обычно концом электрода совершают поперечные колебательные движения для получения валиков требуемой ширины.

Автоматическая сварка под флюсом.

Широко применяют автоматическую сварку плавящимся электродом под слоем флюса. Флюс насыпается на изделие слоем толщиной (50-60) мм, в результате чего дуга горит не в воздухе, а в газовом пузыре, находящемся под расплавленном при сварке флюсом и изолированным от непосредственного контакта с воздухом. Этого достаточно для устранения разбрызгивания жидкого металла и нарушения формы шва даже при больших токах. При сварке под слоем флюса обычно применяют силу тока до (1000-1200) А, что при открытой дуге невозможно. Таким образом, пари сварке под слоем флюса можно повысить сварочный ток в 4-8 раз по сравнению со сваркой открытой дугой, сохранив при этом хорошее качество сварки при высокой производительности. При сварке под флюсом металл шва образуется за счет расплавления основного металла (около2/3) и лишь примерно 1/3 за счет электродного металла. Дуга под слоем флюса более устойчива, чем при открытой дуге. Сварка под слоем флюса производится голой электродной проволокой, которая с катушки подается в зону горения дуги сварочной головкой автомата, перемещаемой вдоль шва. Впереди головки по трубе в разделку шва поступает зернистый флюс, который, расплавляясь в процессе сварки, равномерно покрывает шов, образуя твердую корочку шлака.

Таким образом, автоматическая сварка под слоем флюса отличается от ручной сварки по следующим показателям: стабильное качество шва, производительность в (4-8) раз больше, чем при ручной сварке, толщина слоя флюса - (50-60) мм, сила тока - (1000-1200) А, оптимальная длина дуги поддерживается автоматически, шов состоит на 2/3 из основного металла и на 1/3 дуга горит в газовом пузыре, что обеспечивает отличное качество сварки.

Электрошлаковая сварка.

Электрошлаковая сварка является принципиально новым видом процесса соединения металлов, изобретенном и разработанным в ИЭС им. Патона. Свариваемые детали покрываются шлаком, нагреваемом до температуры, превышающей температуру плавления основного металла и электродной проволоки.

На первой стадии процесс идет так же, как и при дуговой сварке под флюсом. После образования ванны из жидкого шлака горение дуги прекращается и оплавление кромок изделия происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через расплав. Электрошлаковая сварка позволяет сваривать большие толщи металла за один проход, обеспечивает большую производительность, высокое качество шва. 

Рис. 1.27. :

1 - свариваемые детали, 2 - сварной шов, 3 - расплавленный шлак, 4 - ползуны, 5 - электрод

Схема электрошлаковой сварки показана на рис. 1.27. Сварку ведут при вертикальном расположении деталей (1), кромки которых так же вертикальны или имеют наклон не более 30 o к вертикали. Между свариваемыми деталями устанавливают небольшой зазор, куда насыпают порошок шлака. В начальный момент зажигается дуга между электродом (5) и металлической планкой, устанавливаемой снизу. Дуга расплавляет флюс, который заполняет пространство между кромками свариваемых деталей и медными формующими ползунами (4), охлаждаемыми водой. Таким образом, из расплавленного флюса возникает шлаковая ванна (3), после чего дуга шунтируется расплавленным шлаком и гаснет. В этот момент электродуговая плавка переходит в электрошлаковый процесс. При прохождении тока через расплавленный шлак выделяется джоулево тепло. Шлаковая ванна нагревается до температур (1600-1700) 0С, превышающих температуру плавления основного и электродного металлов. Шлак расплавляет кромки свариваемых деталей и погруженный в шлаковую ванну электрод. Расплавленный металл стекает на дно шлаковой ванны, где и образует сварочную ванну. Шлаковая ванна надежно защищает сварочную ванну от окружающей атмосферы. После удаления источника тепла, металл сварочной ванны кристаллизуется. Сформированный шов покрыт шлаковой коркой, толщина которой достигает 2 мм.

Повышению качества шва при электрошлаковой сварке способствует ряд процессов. В заключение отметим основные преимущества электрошлаковой сварки.

Газовые пузыри, шлак и легкие примеси удаляются из зоны сварки по причине вертикального расположения сварного устройства.

Большая плотность сварного шва.

Сварной шов менее подвержен трещинообразованию.

Производительность электрошлаковой сварки при больших толщинах материалов почти в 20 раз превышает аналогичный показатель автоматической сварки под флюсом.

Можно получать швы сложной конфигурации. 

Этот вид сварки наиболее эффективен при соединении крупногабаритных деталей типа корпусов кораблей, мостов, прокатных станов и пр.

Электронно-лучевая сварка.

Источником тепла является мощный пучок электронов с энергией в десятки килоэлектронвольт. Быстрые электроны, внедряясь в заготовку, передают свою энергию электронам и атомам вещества, вызывая интенсивный разогрев свариваемого материала до температуры плавления. Процесс сварки осуществляется в вакууме, что обеспечивает высокое качество шва. Ввиду того что электронный луч можно сфокусировать до очень малых размеров (менее микрона в диаметре), данная технология является монопольной при сварке микродеталей.

Плазменная сварка.

При плазменной сварке источником энергии для нагрева материала служит плазма - ионизованный газ. Наличие электрически заряженных частиц делает плазму чувствительной к воздействию электрических полей. В электрическом поле электроны и ионы ускоряются, то есть увеличивают свою энергию, а это эквивалентно нагреванию плазмы вплоть до 20-30 тыс. градусов. Для сварки используются дуговые и высокочастотные плазмотроны (см. рис. 1.17 - 1.19). Для сварки металлов, как правило используют плазмотроны прямого действия, а для сварки диэлектриков и полупроводников применяются плазмотроны косвенного действия. Высокочастотные плазмотроны (рис. 1.19) так же применяются для сварки. В камере плазмотрона газ разогревается вихревыми токами, создаваемыми высокочастотными токами индуктора. Здесь нет электродов, поэтому плазма отличается высокой чистотой. Факел такой плазмы может эффективно использоваться в сварочном производстве.

Диффузионная сварка.

Способ основан на взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов при высоком вакууме. Высокая диффузионная способность атомов обеспечивается нагревом материала до температуры, близкой к температуре плавления. Отсутствие воздуха в камере предотвращает образование оксидной пленки, которая смогла бы препятствовать диффузии. Надежный контакт между свариваемыми поверхностями обеспечивается механической обработкой до высокого класса чистоты. Сжимающее усилие, необходимое для увеличения площади действительного контакта, составляет (10-20) МПа.

Технология диффузионной сварки состоит в следующем. Свариваемые заготовки помещают в вакуумную камеру и сдавливают небольшим усилием. Затем заготовки нагревают током и выдерживают некоторое время при заданной температуре. Диффузионную сварку применяют для соединения плохо совместимых материалов: сталь с чугуном, титаном, вольфрамом, керамикой и др.

Контактная электрическая сварка.

При электрической контактной сварке, или сварке сопротивлением, нагрев осуществляется пропусканием электрического тока достаточной иглы через место сварки. Детали, нагретые электрическим током до плавления или пластического состояния, механически сдавливают или осаживают, что обеспечивает химическое взаимодействие атомов металла. Таким образом, контактная сварка относится к группе сварки давлением. Контактная сварка является одним из высокопроизводительных способов сварки, она легко поддается автоматизации и механизации, вследствие чего широко применяется в машиностроении и строительстве. По форме выполняемых соединений различают три вида контактной сварки: стыковую, роликовую (шовную) и точечную.

Стыковая контактная сварка.

Это вид контактной сварки, при которой соединение свариваемых частей происходит по поверхности стыкуемых торцов. Детали зажимают в электродах-губках, затем прижимают друг к другу соединяемыми поверхностями и пропускают сварочный ток. Стыковой сваркой соединяют проволоку, стержни, трубы, полосы, рельсы, цепи и др. детали по всей площади их торцов. Существует два способа стыковой сварки:

Сопротивлением: в стыке происходит пластическая деформация и соединение образуется без расплавления металла (температура стыков 0,8-0,9 от температуры плавления).

Оплавлением: детали соприкасаются в начале по отдельным небольшим контактным точкам, через которые проходит ток высокой плотности, вызывающий оплавление деталей. В результате оплавления на торце образуется слой жидкого металла, который при осадке вместе с загрязнениями и окисными плёнками выдавливается из стыка.

Таблица 1.4

Параметры машин для стыковой сварки

Тип машин	W,(кВА)	U раб,(В)	Сварок в час.	F,(кН)

Обозначения столбцов: W - мощность машины, Uраб - рабочее напряжение, производительность, F - усилие сжатия свариваемых деталей, S - площадь свариваемой поверхности.

Температура нагрева и сжимающее давление при стыковой сварке взаимосвязаны. Как следует из рис. 1.28, усилие F значительно уменьшается с ростом температуры нагрева заготовок при сварке.

Шовная контактная сварка.

Разновидность контактной сварки, при которой соединение элементов выполняется внахлёстку вращающимися дисковыми электродами в виде непрерывного или прерывистого шва. При шовной сварке образование непрерывного соединения (шва) происходит последовательным перекрытием точек друг за другом, для получения герметичного шва точки перекрывают друг друга не менее чем на половину их диаметра. На практике применяется шовная сварка:

Непрерывная;

Прерывистая с непрерывным вращением роликов;

Прерывистая с периодическим вращением.

Рис. 1.28.

Шовная сварка применяется в массовом производстве при изготовлении различных сосудов. Осуществляется на переменном токе силой (2000-5000) А. Диаметр роликов равен (40-350) мм, усилие сжатия свариваемых деталей достигает 0,6 т, скорость сварки составляет (0,53,5) м/мин.

Точечная контактная сварка.

При точечной сварке соединяемые детали обычно располагаются между двумя электродами. Под действием нажимного механизма электроды плотно сжимают свариваемые детали, после чего включается ток. За счёт прохождения тока свариваемые детали быстро нагреваются до температуры сварки. Диаметр расплавленного ядра определяет диаметр сварной точки, обычно равный диаметру контактной поверхности электрода.

В зависимости от расположения электродов по отношению к свариваемым деталям точечная сварка может быть двусторонней и односторонней.

При точечной сварке деталей разной толщины образующееся несимметричное ядро смещается в сторону более толстой детали и при большом различии в толщине не захватывает тонкой детали. Поэтому применяют различные технологические приёмы, обеспечивающие смещение ядра к стыкуемым поверхностям, усиливают нагрев тонкого листа за счёт накладок, создают рельеф на тонком листе, применяют более массивные электроды со стороны толстой детали и др.

Разновидностью точечной сварки является рельефная сварка, когда первоначальный контакт деталей происходит по заранее подготовленным выступам (рельефам). Ток, проходя через место касания всех рельефов с нижней деталью, нагревает их и частично расплавляет. Под давлением рельефы деформируются, и верхняя деталь становится плоской. Этот способ применяют для сварки деталей небольших размеров. В табл. 1.5 приведены характеристики машин для точечной сварки.

Таблица 1.5

Характеристики машин для точечной сварки

Тип машины	W,(кВА)	U раб,(В)	D,(мм)	F,(кН)	Сварок в час

Обозначения столбцов: W - мощность машины, ираб - рабочее напряжение, D - диаметр электрода, F - усилие сжатия свариваемых деталей, сварок в час - производительность.

Точечная конденсаторная сварка.

Одним из распространенных видов контактной сварки является конденсаторная сварка или сварка запасённой энергией, накопленной в электрических конденсаторах. Энергия в конденсаторах накапливается при их зарядке от источника постоянного напряжения (генератора или выпрямителя), а затем в процессе разрядки преобразуется в теплоту, используемую для сварки. Накопленную в конденсаторах энергию можно регулировать изменением ёмкости конденсатора (С) и напряжения зарядки (U). 

Существует два вида конденсаторной сварки:

Бестрансформаторная (конденсаторы разряжаются непосредственно на свариваемые детали);

Трансформаторная (конденсатор разряжается на первичную обмотку сварочного трансформатора, во вторичной цепи которого находятся предварительно сжатые свариваемые детали).

Принципиальная схема конденсаторной сварки приведена на рис. 1.29.

Рис. 1.29. : Тр - повышающий трансформатор, В - выпрямитель, С - конденсатор емкостью 500 мкФ, Rк - сопротивление свариваемых деталей, К - ключ- переключатель

В положении переключателя 1 конденсатор заряжается до напряжения U0. При переводе переключателя в поз. 2 конденсатор разряжается через контактное сопротивление свариваемых деталей. При этом возникает мощный импульс тока.

Напряжение с конденсатора подается на заготовку через точечные контакты площадью ~ 2 мм. Возникающий при этом импульс тока в соответствии с законом Джоуля-Ленца разогревает область контакта до рабочей температуры сварки. Для обеспечения надежного прижимания свариваемых поверхностей через точечные электроды на детали передается механическое напряжение порядка 100 МПа.

Основное применение конденсаторной сварки состоит в соединении металлов и сплавов малых толщин. Преимуществом конденсаторной сварки является незначительная потребляемая мощность.

Для определения эффективности сварки оценим максимальную температуру в области контакта свариваемых деталей (Тmax).

Ввиду того что длительность импульса разрядного тока не превышает 10 -6 с, расчет проведен в адиабатическом приближении, то есть пренебрегая теплоотводом из области протекания тока. 

Принцип контактного нагрева деталей представлен на рис. 1.30.

Рис. 1.30.: 1 - свариваемые детали толщиной d = 5*10 -2 см, 2 - электроды площадью S= 3*10 -2 см, С - конденсатор емкостью 500 мкФ, Rк - контактное сопротивление

Преимуществом конденсаторной сварки является незначительная потребляемая мощность, которая составляет (0,1-0,2) кВА. Продолжительность импульса сварочного тока - тысячные доли секунды. Диапазон свариваемых толщин металла находится в пределах от 0,005 мм до 1 мм. Конденсаторная сварка позволяет успешно соединять металлы малых толщин, мелкие детали и микродетали, плохо различимые невооруженным глазом и требующие при сборке применения оптических приборов. Этот прогрессивный способ сварки нашел применение в производстве электроизмерительных приборов и авиационных приборов, часовых механизмов, фотоаппаратов и т.д.

Холодная сварка .

Соединение заготовок при холодной сварке осуществляется путем пластического деформирования при комнатной и даже при отрицательных температурах. Образование неразъемного соединения происходит в результате возникновения металлической связи при сближении соприкосающихся поверхностей до расстояния, при котором возможно действие межатомных сил, причем в результате большого усилия сжатия пленка окислов разрывается и образуются чистые поверхности металлов. 

Свариваемые поверхности должны быть тщательно очищены от адсорбированных примесей и жировых пленок. Холодной сваркой могут быть выполнены точечные, шовные и стыковые соединения.

На рис. 1.31 представлен процесс холодной точечной сварки. Листы металла (1) с тщательно зачищенной поверхностью в месте сварки помещают между пуансонами (2), имеющими выступы (3). Пуансона сжимают с некоторым усилием Р, выступы (3) вдавливаются в металл на всю их высоту, пока опорные поверхности (4) пуансонов не упрутся в наружную поверхность свариваемых заготовок.

Рис. 1.31.

Холодной сваркой выполняют соединения проволок, шин, труб внахлест и встык. Давление выбирают в зависимости от состава и толщины свариваемого материала, в среднем оно составляет (1-3) ГПа.

Индукционная сварка.

Этим способом преимущественно сваривают продольные швы труб в процессе их изготовления на непрерывных станах и наплавляют твердые сплавы на стальные основания при изготовлении резцов, буровых долот и другого инструмента.

При этом способе металл нагревается пропусканием через него токов высокой частоты и сдавливается. Индукционная сварка удобна тем, что она бесконтактна, токи высокой частоты локализуются вблизи поверхности нагреваемых заготовок. Подобные установки работают следующим образом. Ток высокочастотного генератора подводится к индуктору, который индуцирует вихревые токи в заготовке, и труба разогревается. Станы подобного типа успешно применяют для изготовления труб диаметром (12-60) мм со скоростью до 50 м/мин. Питание током производится от ламповых генераторов мощностью до 260 кВт при частоте 440 кГц и 880 кГц. Изготавливаются так же трубы больших диаметров (325 мм и 426 мм) с толщиной стенки (7-8)мм, со скоростью сварки до (30-40) м/мин.

Особенности сварки различных металлов и сплавов

Под свариваемостью понимают способность металлов и сплавов образовывать соединение с теми же свойствами, что и свариваемые металлы, и не иметь дефектов в виде трещин пор, каверн и неметаллических включений.

При сварке почти всегда возникают остаточные сварочные напряжения (как правило, растягивающие в шве и сжимающие в основном металле). Для стабилизации свойств соединения необходимо снизить эти напряжения.

Сварка углеродистых сталей.

Электродуговая сварка углеродистых и легированных сталей ведется электродными материалами, обеспечивающими необходимые механические свойства. Основная трудность при этом заключается в закалке околошовной зоны и в образовании трещин. Для предупреждения образования трещин рекомендуется:

1) производить подогрев изделий до температур (100-300) 0С;

2) заменять однослойную сварку многослойной;

3) применять электроды с покрытием (сварку ведут на постоянном токе обратной полярности);

4) производить отпуск изделия после сварки до температуры 300 0С.

Сварка высокохромистых сталей.

Высокохромистые стали, содержащие (12-28) % Cr, обладают нержавеющими и жаропрочными свойствами. В зависимости от содержания хрома и углерода высокохромистые стали по структуре делятся на ферритовые, ферритно- мартенситные и мартенситные.

Трудности при сварке ферритовых сталей связаны с тем, что в процессе охлаждения в области 1000 0С возможно выпадение на границах зерен карбида хрома. Это снижает коррозионную стойкость стали. Для предотвращения указанных явлений необходимо:

1) применять пониженные значения тока с целью обеспечения больших скоростей охлаждения при сварки;

2) вводить в сталь сильные карбидообразователи (Ti,Cr, Zr, V);

3) производить отжиг после сварки при 900 0С для выравнивания содержания хрома в зернах и на границах.

Феррито-мартенситные и мартенситные стали рекомендуется сваривать с подогревом до (200-300) 0С.

Сварка чугуна.

Сварка чугуна производится с подогревом до (400-600) 0С. Сварку ведут чугунными электродами диаметром (8-25) мм. Хорошие результаты дает диффузионная сварка чугуна с чугуном и чугуна со сталью.

Сварка меди и ее сплавов.

На свариваемость меди негативное влияние оказывают примеси кислорода, водорода, свинца. Наиболее распространена газовая сварка. Перспективна дуговая сварка угольными и металлическими электродами.

Сварка алюминия.

Сварке препятствует оксидная пленка Al2O3. Только применение флюсов (NaCl, RCl, LiF) позволяет растворить оксид алюминия и обеспечить нормальное формирование сварного шва. Хорошо сваривается алюминий диффузионной сваркой.

Сварка как способ неразъемного соединения металлов вошла в нашу жизнь немногим более ста лет назад, однако переоценить ее значение сегодня невозможно. С помощью сварки выполняется значительное количество разнообразных работ в различных областях, от микроэлектроники до изготовления многотонных конструкций. Поскольку металлы и сплавы могут иметь различную форму, размер и химический состав, разработано множество соответствующих технологий, инструментов и приспособлений. Но основным методом давно и заслуженно считается электрическая сварка (а иногда и резка) металлов, в первую очередь низколегированных сталей. Среди достоинств электросварки - быстрое и надежное соединение материалов с минимальными затратами. Однако при необходимости с помощью сварочного аппарата можно и разрезать металл, причем даже в труднодоступных местах, куда другой инструмент просто не подлезет. В последние десятилетия сварочные аппараты изготавливают с применением электронных компонентов, что значительно уменьшило их массу и габариты и позволило еще более расширить их применение в быту.

Давайте же разберемся какие бывают виды сварочных аппаратов и по каким признакам их различают.

ИСТОЧНИКИ СВАРОЧНОГО ТОКА

Это основная деталь любого сварочного аппарата, преобразующая напряжение сети в постоянный или переменный ток с заданными параметрами. Виды сварочных аппаратов по типу источника тока классифицируются на:

Сварочные трансформаторы . Традиционный и в то же время конструктивно самый простой источник сварочного тока. Основным его узлом является собственно трансформатор, понижающий сетевое напряжение до сварочного. Регулируют силу тока различными методами, самый распространенный из которых - изменение расстояния между первичной и вторичной обмотками. Все трансформаторы имеют одну общую особенность - выдают на выходе переменный ток. Чтобы варить с помощью «транса» цветные металлы или улучшить стабильность горения дуги, необходимо вводить в конструкцию дополнительные тяжелые и громоздкие элементы, да и сам трансформатор весит прилично. При этом для выполнения ответственных работ требуются специальные электроды для переменного тока.

КПД трансформатора довольно высок (до 90 %), но часть энергии уходит на нагрев. Для охлаждения в современных моделях применяют вентиляторы также значительной мощности: ведь охладить надо устройство в несколько десятков, а то и сотен килограммов весом. В настоящее время этот вид источников сварочного тока применяется нечасто, но у трансформаторов, помимо КПД, есть еще два важных достоинства: невысокая цена и долговечность, из-за которых они до сих пор пользуются спросом.

Сварочные выпрямители . Выпрямителями называют аппараты, преобразующие переменный ток в постоянный. Они состоят из понижающего трансформатора, выпрямительного (диодного) блока, а также устройств регулировки, пуска и защиты. Такая конструкция, хотя и сложнее трансформатора, но обеспечивает гораздо более стабильные выходные характеристики сварочного тока и электрической дуги. Качество шва в конечном счете тоже гораздо выше. Цена выпрямителей не сильно отличается от цены трансформаторов, надежность также на высоте: ломаться в них практически нечему.

Основные недостатки такие же, как у трансформатора - высокий вес, сложность работы, сильная «просадка» напряжения в сети в процессе сварки.

Инверторы . Это наиболее современный тип сварочного аппарата. В отличие от обычных сварочных аппаратов, у которых силовой трансформатор работает на частоте сетевого напряжения 50 Гц, сварочный инвертор использует ток высокой частоты (несколько десятков килогерц). При этом для передачи необходимой энергии требуется трансформатор гораздо меньших размеров и массы, а сварка проходит при постоянном токе хорошего качества, что сказывается и на качестве шва. Обычный сварочный трансформатор на 160 А весит не менее 18 кг, а силовой трансформатор сварочного инвертора на 160 А весит не более 300 граммов и по размерам сравним с пачкой сигарет, при этом вес всего инвертора, с корпусом и всей электроникой, составляет 3–7 кг. Инвертор состоит из выпрямителя, сетевого фильтра, преобразователя в переменное напряжение высокой частоты, сварочного трансформатора, еще одного выпрямителя и управляющей схемы. Сварочный инвертор имеет значительно более широкий, чем у обычного аппарата, диапазон регулировки сварочного тока, что особенно важно при сварке тонкими электродами. Еще один «плюс» - у инверторов, как правило, эта регулировка гораздо точнее и выходные параметры намного стабильнее, что сильно упрощает подбор оптимального режима работы.

Такое оборудование предназначено для соединения деталей из металла сварным способом. В основу любого аппарата закладывается источник питания. Его основная задача – преобразовать значение входящего напряжения в ток для сварки с необходимыми параметрами. По своим показателям мощности сварочную аппаратуру можно разделить на бытовое и профессиональное оборудование.

Какие бывают виды сварочных аппаратов

Они представляют собой корпуса из металла, имеющие заземление. На передней стенке располагается приборная панель и клеммы, к которым подсоединяется держатель электродов и кабельная линия на «массу». Исходя из типа питающего источника, различают следующие виды сварочных аппаратов:

Виды инверторных сварочных аппаратов

Самым доступным по стоимости можно назвать инвертор для сварочных работ ММА-200 КЕДР. Он не отличается большими габаритами, сваривает конструкции сантиметровой толщины. Работает по углеродистому и нержавеющему материалу, чугуну. Аппаратура снабжена защитой от перегревания и скачков напряжения. Стоит такая сварка около 10 000 рублей.

НЕОН ВД-161 считается самым надежным среди бытовых инверторов. Стоимость его составляет 9 000 рублей. Применяется для аргоно-дуговой сварки, в комплекте имеет специальную горелку. Работы можно выполнять электродами различных типов.
Наиболее длительной гарантией и улучшенным сервисным обслуживанием известен инверторный выпрямитель PRO ARG-180 Сварог:

Стоит он почти четырнадцать тысяч рублей. Может работать от дизельного или бензинового генераторных устройств, защищен от перегревов и скачков напряжения.

Сварочные аппараты постоянного тока

Сварочный аппарат постоянного тока Fubag IQ 180. Способен работать на максимальном сварном токе в 180 А, тип сварки — ручная дуга.

ELITECH ИС 220 стоит несколько больше девяти тысяч рублей. Работает при напряжении в 160 В, весит пять с половиной килограмм. Отличается высоким уровнем стабильности сварочного ока даже в тех случаях, когда в сети наблюдаются перепады напряжения. Имеет функцию регулировки силы сварной дуги. В комплектность входит кабель для заземления и электродный держатель.
PECAНTA САИ 160 К имеет сразу два вентиляторных устройства для принудительного охлаждения, один из которых работает по корпусу, второй – по силовой установке. Стоимость такого аппарата составляет 5 600 рублей. В комплекте включен держатель электродов и заземляющий кабель.

Достоинства инверторов

Сегодня это самые современные источники сварного тока, отличающиеся надежностью и не имеющие в своей конструкции силовых трансформаторных устройств. Принцип сдвига напряжения по фазе, который при этом находится под контролем, дает возможность получить почти идеальный ток, не имеющий пульсирования и шума, что позволяет сваривать металл с высоким качеством.
Инверторы, в отличие от трансформаторов, отличаются компактностью и удобством, мало зависят от входного потенциала, на холостом ходу выдают высокое напряжение, работают быстро, с хорошим качеством.

Их можно считать удачной заменой привычных многим трансформаторов.
Сегодня, если есть необходимость работать с переменным током, все стараются покупать инверторные аппараты, так как классические трансформаторы могут выдавать только постоянное значение тока.

Сварочных приборов сегодня так много, что бывает затруднительно подобрать наиболее оптимальный вариант. По этой причине следует выбирать только из известных марок, которые в точности соответствуют заявленным требованиям.