Типы сварочных аппаратов. Изучаем основные виды сварки

Сварка, как известно, является наиболее эффективным способом соединения деталей, изготовленных из металла. Применяя для этого сварочный инвертор, можно создавать надежные и долговечные металлические конструкции не только в производственных, но и в домашних условиях.

Использовать для работ в частной мастерской именно инверторные устройства целесообразнее не только из-за их компактных размеров и небольшой массы. Эти аппараты также отличаются широкими функциональными возможностями. Для того чтобы правильно подобрать для оснащения домашней мастерской или производственного цеха, необходимо разбираться в разновидностях и технических характеристиках этого оборудования.

Виды сварочного оборудования

Учитывая тот факт, что любое сварочное оборудование стоит достаточно дорого, важно правильно подходить к его выбору. В первую очередь, необходимо определиться с тем, какие виды работ вы собираетесь выполнять при помощи такого устройства и с какой интенсивностью оно будет эксплуатироваться. Назначение и основное место использования сварочного аппарата определяют не только его предпочтительный тип, но и технические характеристики, которыми он должен обладать.

На современном рынке предлагается сварочное оборудование следующих типов:

• сварочные аппараты трансформаторного типа;
• сварочные выпрямители;
• инверторные сварочные устройства.

Учитывая универсальность оборудования, а также удобство и простоту его использования, потребители чаще всего выбирают инвертор. Компактные размеры, легкий вес, возможность регулирования рабочих режимов в широких пределах – это лишь часть достоинств, которыми обладают сварочные устройства инверторного типа.

Принцип работы сварочного инвертора

Сварочный инвертор был изобретен относительно недавно – в конце XX века. Широкую популярность такое оборудование стало завоевывать в начале нынешнего столетия. В основу функционирования аппаратов подобного типа положен принцип фазового сдвига напряжения, что позволяет увеличивать силу и частоту сварочного тока по каскадному типу.

Сварочный инвертор – это достаточно сложное электронное устройство, в котором происходят следующие рабочие процессы.

• Переменный ток, поступающий на вход инвертора из обычной электрической сети, преобразуется в постоянный посредством выпрямителя, собранного на основе диодного моста.
• Постоянный ток, получаемый на выходе выпрямителя, поступает на инверторный блок, служащий генератором высокочастотных электрических импульсов. За счет блока силовых транзисторов, открывающихся и закрывающихся с высокой частотой, постоянный ток опять преобразуется в переменный, но обладающий значительно большей частотой, чем поступающий из электрической сети.
• Высокочастотный переменный ток подается на трансформатор, где понижается его напряжение и, соответственно, увеличивается его сила. За счет того, что на таком трансформаторе регулируют параметры высокочастотного тока, данное устройство имеет небольшие габариты, что оказывает влияние на массу всего инвертора.
• После трансформатора переменный ток с отрегулированными параметрами подается на выпрямитель, где его опять преобразуют в постоянный, который и используют для осуществления сварочных работ.

По сравнению со сварочными устройствами трансформаторного типа, инвертор потребляет почти в два раза меньше электроэнергии, так как она не расходуется впустую на нагрев большого объема металла. Кроме того, характеристики сварочного тока, который поступает от инвертора, обеспечивают быстрое зажигание электрической дуги и ее стабильное горение в процессе выполнения работ.

Инверторные аппараты для выполнения сварки по различным технологиям

В зависимости от того, по какой технологии осуществляется инверторная сварка, подбирают оборудование определенного типа. Так, это могут быть инверторы для выполнения:

• сварки в ручном режиме (MMA);
• полуавтоматической сварки (MIG/MAG);
• сварки в среде защитного газа (TIG);
• (CUT).

Для оснащения домашней мастерской выбирают сварочный инвертор, предназначенный для ручной сварки, выполняемой при помощи . Устройства данного типа отличаются небольшим весом, компактными размерами, они просты в работе и обслуживании, позволяют получать качественные, надежные и аккуратные сварные соединения. Технических возможностей таких инверторов вполне достаточно для того, чтобы выполнять с их помощью несложные сварочные работы в условиях домашней мастерской и небольшого производственного участка.

Инверторные устройства для осуществления сварки полуавтоматического типа – это более сложное оборудование, отличающееся высокой мощностью и, соответственно, большими габаритами и весом. Такие инверторы применяются только в производственных условиях, так как реализовать данную технологию в домашней мастерской достаточно сложно. Сварка при использовании оборудования данного типа выполняется за счет проволоки, подаваемой в зону формирования соединения при помощи специального устройства.

Инверторы для выполнения сварки в среде защитного газа – еще более сложные устройства, которые также используются только в производственных условиях. Приобретать такие аппараты для домашнего использования нецелесообразно, учитывая их высокую стоимость. Кроме того, для реализации этой технологии потребуется дополнительное оборудование и специальные расходные материалы. Выполняться сварка в среде защитного газа может как плавящимся, так и неплавящимся электродом. В качестве последнего используется вольфрамовый стержень.

Несмотря на то, что работают по тому же принципу, что и аппараты для сварки, использовать их для проведения сварочных работ нельзя. Оборудование данного типа, применяемое преимущественно в производственных условиях, позволяет с высокой производительностью, точностью и эффективностью выполнять резку металлических заготовок даже очень значительной толщины.

Функциональные типы инверторных устройств

На современном рынке представлено большое разнообразие типов и моделей инверторов, которые в зависимости от своих функций подразделяются на следующие виды.

Оборудование для бытового использования

Это самые недорогие устройства, обладающие достаточно скромными характеристиками, но тем не менее позволяющие успешно выполнять несложные сварочные работы в условиях домашней мастерской. Из бытовых моделей инверторов самыми доступными по стоимости (но и самыми недолговечными) являются устройства китайского производства. Обозначенные на маркировке параметры китайских моделей часто могут не совпадать с реальными показателями. Даже само слово «инвертор» на них может быть написано с ошибкой («инвентор»), что тоже является косвенным показателем их невысокого качества.

Устройства профессионального назначения

Такие модели стоят значительно больше, чем бытовые инверторы, поскольку позволяют выполнять сварочные работы различной степени сложности с использованием электродов различных типов. Отличаются эти аппараты повышенной мощностью, широким диапазоном регулирования сварочного тока, универсальностью и высочайшей надежностью. Естественно, что приобретаются такие инверторы для производственных предприятий.

Специализированное оборудование

Эти инверторы также отличаются высокими качественными характеристиками. Предназначены они для выполнения сварочных работ по определенным технологиям.

Основные характеристики сварочных инверторов

Инвертор любого типа характеризуется рядом параметров, по которым можно судить о его функциональных возможностях. Сюда относятся следующие характеристики:

• тип тока, формируемого на выходе устройства;
• величина напряжения, используемого для питания аппарата (на современном рынке представлены инверторы, которые могут работать от напряжения 220 или 380 В; для бытового использования, естественно, выбирают аппараты, работающие от стандартной электрической сети с напряжением 220 В);
• величина стартового тока (от этого параметра зависит диаметр электродов, которые можно использовать при выполнении сварочных работ на инверторе);
• показатель мощности устройства (по данному параметру можно судить о том, какой силы ток будет подаваться на сварочную дугу);
• напряжение холостого хода (от величины данного параметра зависит то, насколько легко будет зажигаться сварочная дуга);
• интервал диаметров электродов, которые можно использовать для выполнения сварочных работ;
  минимальное и максимальное значение силы тока, который позволяет получать оборудование определенной модели (ширина интервала регулирования сварочного тока во многом определяет функциональные возможности инвертора);
• размеры устройства и его масса (чем меньше размеры инвертора, тем ниже будет сила сварочного тока, который он формирует, поэтому не стоит выбирать небольшое устройство, если вас интересует функциональный сварочный аппарат).

Очень важным параметром является наличие у инвертора дополнительных опций, которые значительно облегчают и делают более эффективным процесс выполнения работ и позволяют добиваться стабильного качества формируемого соединения. К таким опциям, которыми наделено большинство моделей современных инверторных устройств, относятся:

• «Горячий старт» (эта функция предполагает подачу на электрод дополнительного электрического импульса, облегчающего процесс зажигания сварочной дуги);
• «Форсаж дуги» (данная функция включается в тот момент, когда конец электрода оказывается слишком близко от поверхности соединяемых деталей; чтобы в такой ситуации электрод не прилип к заготовкам, на него автоматически подается ток большой силы);
• «Антизалипание» (суть данной опции состоит в том, что на электрод автоматически прекращается подача сварочного тока, если прилипание к поверхности деталей все же произошло).

Наличие перечисленных опций, кроме всего прочего, минимизирует влияние невысокой квалификации сварщика на качество формируемого соединения.

Распространенные неисправности инверторов и причины их возникновения

Несмотря на то, что современные инверторы отличаются высокой надежностью в эксплуатации, в их работе не исключены неисправности, которые могут выражаться в следующем:

• нарушении стабильности горения сварочной дуги;
• сильном разбрызгивании расплавленного металла;
• прилипании электрода к поверхности соединяемых деталей;
• отсутствии сварочной дуги;
• самопроизвольном отключении питания сварочного аппарата;
• чрезмерном нагревании инвертора.

В этой статье: виды сварочных аппаратов, принцип их работы, характеристики, ГОСТы; стоимость сварочных аппаратов; как сделать сварочный аппарат своими руками; критерии выбора сварочного аппарата.

Среди всего строительного оборудования сварочный аппарат занимает особое место хотя бы потому, что ни одна стройка без него не обходится — иного способа надежно соединить металлические конструкции и трубы просто не существует. Что могло бы заменить сварное соединение? Крепление анкерами, болтами или заклепками, соединение труб хомутами — все эти и подобные им способы дают либо временное решение проблемы, либо неприменимы по множеству причин. Сварочные аппараты бывают разных конструкций и типов — трансформаторы, выпрямители, инверторы, генераторы, полуавтоматы — разобраться в этом многообразии поможет данная статья.

Его задача — понижение напряжения из электрической сети до необходимого уровня (ниже 141 V) и регулировка сварочного тока до желаемых значений.

Конструкция любого трансформатора должна соответствовать ГОСТ 95-77, она включает в себя стальной магнитопровод (сердечник) и две обмотки в изоляции — первичную (подключается к сети) и вторичную (соединена с держателем электродов и объектом сварки). В трансформаторах популярной серии ТДМ первичная обмотка жестко соединена с сердечником, катушки вторичной обмотки удалены от катушек первичной (их по две на каждую обмотку) на некоторую дистанцию. Зажигание дуги требует напряжения на вторичной обмотке в диапазоне 55-60 V, для большинства электродов , применяемых при ручной сварке, достаточно 50 V.

Вращением винта с помощью ручки соединенные с сердечником катушки вторичной обмотки перемещаются по вертикали — выполняется настройка сварочного тока до необходимых параметров. При сближении обмоток (рукоять вращают по часовой стрелке) уменьшаются индуктивное сопротивление и магнитный поток рассеивания, сварочный ток при этом возрастает, обратным вращением достигается его уменьшение. Диапазон регулировки сварочного тока: при параллельном соединении катушек в обеих обмотках — 65-460 А, при последовательном — 40-180 А. Рукоятка на крышке трансформатора предназначена для переключения диапазонов тока.

Что происходит в сварочном трансформаторе при подключении его к сети переменного тока? Поступление переменного тока в первичную обмотку вызывает намагничивание сердечника. Пройдя через вторичную обмотку, магнитный поток сердечника вызывает в ней переменный ток более низкого напряжения, чем поступающий на первичную обмотку. При большем количестве витков на вторичной обмотке напряжение будет более высоким, при меньшем — напряжение ниже.

Величина сварочного тока регулируется посредством управляемого индуктивного сопротивления, изменяющего поток магнитного рассеивания. Способов изменения сварочного тока два: перемещаемые катушки (как в трансформаторах ТДМ), магнитные шунты или витковое (ступенчатое) регулирование; дополнение конструкции трансформаторов реактивной катушкой. Выбор способа регулирования зависит от магнитного рассеивания в данном трансформаторе: при повышенном рассеивании используется первый способ регулировки; при нормальном — второй.

КПД сварочных трансформаторов невысок — редко превышает 80% барьер, их вес внушителен. Проводя сварочные работы с этим оборудованием сложно добиться высокого качества шва, разве что использовать особые стабилизирующие электроды, способные улучшить сварной шов. Однако минусы сварочных трансформаторов компенсируются невысокой ценой (от 6 000 руб.) и их неприхотливостью.

Этот аппарат требует подключения к сети постоянного тока. Конструкция выпрямителя включает в себя блок вентилей, трансформатор и дроссель (в некоторых моделях) — исполнение по ГОСТ 13821-77. Наибольшее распространение получили многофазные выпрямители — их габариты гораздо меньше, чем у трансформаторов, поэтому их проще использовать в сварочных работах. Вентили в конструкции выпрямителей могут быть кремниевыми или селеновыми — первый их тип обладает меньшими размерами, но требует дополнительного охлаждения. КПД селеновых вентилей ниже, но они обладают большей устойчивостью к перегрузкам, чем кремниевые.

Регулировка сварочного тока в выпрямителе выполняется тремя способами: увеличением/уменьшением дистанции между обмотками; с помощью дросселя насыщения; обмоток трансформатора, разделенных на секции. Схемы, по которым собираются сварочные выпрямители — трехфазная мостовая и однофазная мостовая с двухполупериодным выпрямлением. Сборка по первой схеме более распространена, т.к. построенный по ней выпрямитель содержит в конструкции меньшее число вентилей — при этом сварочная дуга горит более устойчиво.

Сварочный выпрямитель крайне неустойчив к перегреву — необходимо постоянно следить за исправностью вентиляторов обдува, иначе сварочный аппарат сгорит. Стоимость сварочного выпрямителя — от 12 000 руб.

Состоит из двух основных элементов — генератора постоянного тока и асинхронного двигателя, установленных в одном корпусе (якорь генератора и ротор двигателя установлены на общий вал). Технические требования к конструкции сварочных генераторов приведены в ГОСТ 304-82.

Сварочные генераторы создаются по нескольким схемам, среди которых наиболее популярны две. Первая — обмотка возбуждения независима, размагничивание происходит через последовательную обмотку. Питание такого генератора выполняется через выпрямитель с селеновыми вентилями от сети переменного тока — образуется магнитный поток, индуктирующий напряжение на щетках генератора, что вызывает возбуждение дуги. Изменяя (переключая) на последовательной обмотке число витков, оператор сварки регулирует сварочный ток до необходимых характеристик.

Вторая по популярности схема сварочного генератора — обмотка возбуждения параллельна, обмотка размагничивания последовательна. Для магнитных полюсов таких генераторов требуется ферромагнитная сталь — они должны обладать остаточным магнетизмом. В качестве источника питания используется бензиновый (дизельный) двигатель.

По своим характеристикам сварочные генераторы далеко не идеальны — они дороги (средняя цена — от 50 000 руб.), имеют сложную конструкцию, их КПД низок (0,7), высок расход электроэнергии (5 кВт/ч на кг расплавленного металла). Однако в полевых условиях без них не обойтись — только бензиновые (дизельные) сварочные генераторы обеспечат зажигание и устойчивость дуги в отсутствии электросети.

Этот сварочный агрегат построен на транзисторных электрических схемах. ГОСТ на устройство и рабочие параметры сварочных инверторов в России не разработан — каждый производитель разрабатывает собственные ТУ (технические условия). Принцип его работы таков: переменный ток из электросети поступает в выпрямитель (преобразуясь в постоянный ток), затем в силовой модуль, где постоянный ток вновь становится переменным, но уже с более высокой частотой. Следующий этап — высокочастотный трансформатор, откуда выпрямленное напряжение направляется на сварочную дугу.

Конструкция сварочного инвертора отлична от устройства сварочных трансформаторов и выпрямителей — в ней нет силового трансформатора. Его работа построена на инверсии (фазовом сдвиге) напряжения — усиление тока выполняется каскадом и управляется микропроцессором. Получаемый в результате сварочный ток имеет практически идеальное значение, что качественно влияет на сварочные работы. Электрические блоки силовых схем сварочных инверторов построены на транзисторах MOSFET (МОП — металл/оксид/полупроводник) или IGBT (биполярный транзистор, затвор изолирован).

Преимущества сварочного инвертора: небольшой вес (не более 10 кг) и габариты; высокий КПД — 85-90%; микропроцессор отслеживает малейшие изменения напряжения и тока (залипание электрода в процессе сварки полностью исключено); «тонкая» регулировка сварочного тока в широком диапазоне.

Недостатки: высокая чувствительность к пыли, к сварочным перегрузкам (например, к попыткам разрезать металл внушительной толщины), высокая стоимость — от 9 000 руб.

Исполняется по условиям ГОСТ 18130-79. Состоит из источника питания (обычно сварочный инвертор или выпрямитель), блока управления, механизма подачи и самой сварочной проволоки (d от 0,6 до 2,0 мм), баллона с активным газом (углекислый газ — MAG-сварка или аргон — MIG-сварка). Для работы на этом сварочном аппарате держатель электродов (как сами электроды) не используется — рабочим инструментом здесь служит горелка, через которую подается проволока. Кстати о проволоке для сварочных полуавтоматов — используется нержавеющая, стальная, флюсовая и алюминиевая проволоки (лучше, если с обмеднением). Флюсовая проволока также изготовлена из стали, однако производить сварку с ней можно без создания среды защитного газа.

Подача защитного газа к объекту сварки позволяет вытеснить кислород, не давая тому окислять сварочный шов, тем самым многократно улучшая характеристики сварки.

Преимущества сварочного полуавтомата: достижение прочного сварного шва длиной до нескольких метров, легкая и безопасная сварка тонкого металла (любых марок стали и сплавов алюминия). Блок управления позволяет сохранить заданные режимы сварки, с последующей их активацией.

Недостатки: потребность в громоздких баллонах с газом, высокий расход недешевого инертного газа (в среднем MIG-сварка потребует расхода аргона 9 л/мин).

Средняя стоимость сварочного полуавтомата составляет 11 000 руб. (220 V) и 20 000 руб. (380 V).

Конструкция большинства самодельных сварочных аппаратов требуют для их создания определенных навыков и специфических материалов. Между тем, наиболее простое устройство для сварки в быту можно устроить и без знания электротехники — понадобятся лишь обычные автомобильные аккумуляторы (сойдут и б/у).

Итак, четыре 12-вольтовых аккумулятора или два 24-вольтовых последовательно соединяются электрическими кабелями с зажимами-«крокодилами», к « — » крайнего аккумулятора подсоединяется кабель с держателем сварочных электродов, « + » другого крайнего аккумулятора соединяется через кабель и зажим со свариваемой деталью. Вот и все — просто и эффективно! Такой сварочный аппарат, выполненный своими руками, имеет несколько преимуществ: ровный сварочный шов (нет никаких скачков напряжения), независимость от электросети в процессе сварки. Наконец, по завершении сварочных работ аккумуляторы можно использовать по их прямому назначению — для 3-х мм электрода понадобится ток силой в 90-120 A, т.е. он не потребует и 60% от штатной нагрузки аккумулятора.

Для постоянного использования сварочного аппарата из аккумуляторов понадобится 54-вольтовое зарядное устройство (если аккумуляторов четыре) и зарядный ток в 5 A (если емкость аккумуляторов 55 Ah. Используя самодельный сварочный аппарат из аккумуляторов летом, необходимо периодически доливать в аккумуляторные банки дистиллированную воду (не водопроводную!) — ее уровень будет понижаться из-за испарения. При использовании необслуживаемых аккумуляторов никаких действий с ними выполнять не требуется.

Прежде всего — не полагаться на внушительный вес предлагаемого аппарата. Современные сварочные аппараты по сравнению с «тяжеловесными» трансформаторами имеют в два-три раза меньший вес. Килограммы, составляющие вес аппарата для сварки, особенно ощутимы при частом перемещении от одного объекта работ к другому — если предполагается такое передвижение, то стоит выбрать наиболее легкий сварочный прибор.

От какой сети будет запитан аппарат? На производстве чаще всего это 380 V, в быту — 220 V. Стоит сразу отметить — если напряжение в сети скачкообразно, то лучше выбрать сварочный инвертор, т.к. любой другой сварочный аппарат попросту сгорит.

Какой металл будет свариваться? Для цветного металла или чугуна потребуется сварочный выпрямитель или генератор, т.к. здесь требуется постоянный ток. Для сварочных работ на тонком металле кузова автомобиля лучше подойдет полуавтомат. Сварка черного металла допустима простым сварочным трансформатором.

При выборе конкретной модели обратите внимание, сколько времени может работать данный аппарат без угрозы перегрева — в паспорте эти данные будут указаны под аббревиатурой «ПВ» (продолжительность включения) или «ПВР» (продолжительность времени работы). В России и СНГ эталоном являются 5 минут, в Европе — 10 минут. Т.е. паспортное значение «ПВ» 20% для отечественного сварочного аппарата означает, что работать с ним можно 5 х 20% = 1 минуту, после чего прибору требуется четырехминутный перерыв; для импортного те же 20% означают — 10 х 20% = 2 минуты работы и 8 минут «отдыха». Чем меньше сила сварочного тока, тем выше значение «ПВ» (меньше перегревается аппарат) и наоборот. Оптимальным значением будет «ПВ» 15-20% (в быту), 60% (на производстве).

Выходные параметры сварочного аппарата — чем выше показатели напряжения и выходного тока, тем с более толстым металлом он может работать. С другой стороны при высоких параметрах обмотки аппарата быстрее нагреваются, т.е. его быстрее отключит встроенный термостат, поэтому фактических рабочих циклов будет меньше, а простоев — больше. Правильным будет здесь остановится на приборе с выходными параметрами, превышающими необходимые на 30%.

Абдюжанов Рустам, специально для рмнт.ру

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

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

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.

Итак, инверторная сварка,- что это? По сути, инверторная сварка является процессом, в котором используется схема, система или некий прибор, задача которого заключается в создании переменного напряжения при использовании источника постоянного тока.

Инверторная сварка

В общую схему такого сварочного аппарата включается сетевой фильтр, сетевой выпрямитель, частотный преобразователь, высокочастотный трансформатор, силовой выпрямитель и управляющая система.

Естественно, чтобы осуществлять сварку металлических конструкций, не достаточно только сварочного аппарата, потребуется пользоваться еще различными аксессуарами – маской, держателями и, естественно, электродами. Осуществление сварки без электродов просто невозможно. В процессе инверторной сварки пользуются тремя типами электродов – углеродистыми, легированными и высоколегированными.

Основные достоинства сварочных работ с использованием инверторного аппарата таковы:

• розжиг осуществляется легко и быстро, дуга горит устойчиво и обладает хорошей эластичностью;
• высокое качество сварного шва;
• невысокие энергетические затраты при работе;
• достаточно хороший КПД;
• перепады напряжения питания не сказываются на качественных параметрах сварочных соединений;
• данные аппараты легкие и мобильные.

Естественно, как и у любого процесса, у инверторной сварки имеются и свои минусы: сварочные аппараты инверторного типа, как и любые сложные электронные приборы, сильно подвержены влиянию воды, пыли и морозов. По этой причине, аппараты такого типа должны храниться в помещении, обеспечивающем требуемые параметры сухости и теплоты.

Еще одним важным моментом является уход за сварочным аппаратом, периодически будет требоваться открытие корпуса и продувка компонентов прибора при помощи сжатого воздуха.

Аргоновая сварка

Аргоновая сварка является одним из видов сварочных работ, позволяющих производить сваривание сложных и тугоплавких металлов. При помощи этого метода сварки, часто варят алюминий и другие металлы, у которых происходит процесс окисления взаимодействия с воздухом.

Аргоновую сварку чаще всего применяют в такой отрасли как автомобильная промышленность, во время ремонта различных узлов автомобиля, сделанных из алюминия. Кроме этого, аргоновую сварку используют в металлургической отрасли, к примеру, чтобы осуществлять горячую обработку титана, тантала, ниобия, бериллия, циркония, гафния, вольфрама, урана, тория и чтобы обрабатывать щелочные металлы.

Применение аргона как газа – достаточно распространенная практика, к примеру, электрические лампочки тоже его содержат.

Аргоновая сварка — это достаточно сложный процесс, для осуществления которого требуется высокая квалификация и современное оборудование. Однако, и результат данного процесса на уровне – швы получаются ровными, бывает, что почти незаметные, и в то время очень прочные.

Аргонно-дуговую сварку осуществляют, применяя для этого вольфрамовые электроды и керамическое сопло. Именно по этому соплу на место сварки и поставляется аргон, которые не дает металлу вступить в контакт с атмосферой. А это в свою очередь препятствует окислению металла и обеспечивает выполнение прочного сварного шва.

Аргоновую сварку можно разделить на два вида: на ручную сварку и автоматическую.

Так чем же хороша аргонно-дуговая резка и сварка металлических конструкций? Для начала, стоит отметить, что в связи с тем, что при данном процессе используется современное оборудование, время работы значительно уменьшается. Помимо этого, аргоновая струя в процессе сварочных работ кроме защиты металла от влияния воздуха еще и сдувает все лишнее и не нужное.

Ну и последнее, но самое главное, данный вид сварочных работ является очень экономичным. Это связано с тем, что при помощи аргона электрическая дуга сжимается и концентрируется в узкой области. По этой причине, имея сравнительно небольшие затраты электроэнергии, можно добить температуры зоны резки порядка 4000…6000°C.

Аргонно-дуговая сварка

Если вам потребовалось сварить стальную конструкцию, то вы, недолго думая, возьмете в руки сварочный аппарат и без труда справитесь с этой задачей. Но что делать, если сварочные работы требуется произвести, к примеру, для алюминиевой конструкции? Тут-то вам и поможет аргонно-дуговая сварка.

Аргонодуговая сварка является сваркой при помощи электрической дуги в инертной аргоновой среде. Для данной сварки могут использовать плавящиеся или неплавящиеся электроды. Как неплавящимся электродом, чаще всего пользуются вольфрамовым электродом.

Горение дуги происходит от свариваемого изделия до неплавящегося электрода (как уже говорилось, скорее всего, вольфрамового). Крепеж электрода производиться к горелке, по соплу которой производиться подача защитного газа. Подача присадочного материала производиться к зоне дуги из вне, в электрической цепи не включается.

Аргоновый сварку могут производить в ручном режиме, когда управление горелкой и присадочным прутком производит сварщик, и в автоматическом режиме, когда перемещение горелки и присадочной проволоки производиться без помощи рабочего.

При сварке неплавящимся электродом, в отличие от сваривания при помощи плавящегося электрода, во время розжига дуги электрод не прикасается к изделию по таким причинам. Для начала, у аргона имеется высокий потенциал ионизации, по этой причине ионизация дугового промежутка при помощи искры от электрода к изделию – это достаточно сложная задача.

Для случая с аргоновой сваркой при помощи плавящегося электрода после касания проволокой детали, зона дуги насыщается парами металла, которые обладают потенциалом ионизации почти в три раза ниже, чем имеет аргон, в результате чего разжигается дуга.

Кроме этого, если произойдет касание детали и вольфрамового электрода, будут происходить такие вещи как загрязнение и интенсивное оплавление. По этой причине во время аргоновой сварки с использованием неплавящегося электрода, чтобы разжечь дугу к сети источника питания параллельно подключают прибор, который называется «осциллятором».

При помощи осциллятора, чтобы зажечь дугу к электроду производиться подача высокочастотных высоковольтных импульсов, ионизирующих дуговое пространство и обеспечивающих розжиг дуги, когда включается сварочный ток. Если аргоновую сварку производят с переменным током, когда дуга разожжена, осциллятор начинает работать как стабилизатор, подающий импульсы к дуге, когда сменяется полярность.

Это нужно для предотвращения деионизации дугового пространства и обеспечения устойчивого горения дуги.

Во время сварки с постоянным током, анод и катод выделяют разное тепло. Когда токи меньше 300 А, анод выделяет больше тепла чем катод, 70 на 30 в процентном соотношении, по этой причине обычно используют прямую полярность, для обеспечения максимального проплавления детали и минимального разогрева электрода.

При сварке всех сталей, титана и других материалов, кроме алюминия, используется прямая полярность. При сварке алюминия используется переменный ток, чтобы улучшить разрушение оксидной пленки.

Аргон иногда смешивают с 3–5% кислорода, для уменьшения пористости. Это становиться причиной более активной защиты металла. Аргон в чистом виде производит защиту металла от таких явлений как влага или другие включения, попавшие в сварочную зону. А при помощи кислорода осуществляется выгорание вредных примесей, или их выделение наружу. А это помогает бороться с пористостью.

Сварочный полуавтомат без газа

Если вы решили купить сварочный полуавтомат без газа, то, скорее всего вы уже столкнулись с огромным множеством различных вариантов, представленных на рынке. Давайте же попробуем разобраться в том, как должен выглядеть этот прибор в общем виде.

Сварочный аппарат должен быть недорогим и мощным. Лучше всего чтобы он работал полуавтоматически, от постоянного тока с использование плавящейся проволоки. Желательно, чтобы в автомате, кроме режима работы без газа на флюсовой проволоке, была еще реализована возможность работы на газу (на углекислом газе и на аргоне).

Немаловажный фактором является и выбор компании производителя. Изготовитель выбранного вами аппарата должен находиться в числе лидеров в таких сферах как промышленное и бытовое производство оборудования для сварочных работ. Данная компания должна быть официально представлена на рынке вашей страны, и обладать всеми сертификатами качества и безопасности, а так же иметь сервисные центы обслуживания.

Подача проволоки должна регулироваться плавно. Должна быть возможность реализовать ступенчатую регулировку мощности сварочных токов от 50 до 140 А. В аппарат должна помещаться даже 5-тикилограмовая катушка проволоки. Устройство должно быть снабжено тепловой защитой и принудительным воздушным охлаждением. В автомате должна быть реализована возможность работы с питанием от слабых сетей.

Обмотка в трансформаторе аппарата должна быть выполнена из меди. Устройство должно быть многофункциональным, кроме использования в быту, аппарат должен осилить и производственные потребности (к примеру, ремонтная мастерская и СТО). Хорошо, если аппарат будет снабжаться колесиками, для удобства транспортировки.

Ну и последнее, и самое главное, при выборе сварочного полуавтомата без газа, зайдите в интернет и внимательно изучите отзывы о данном аппарате людей, которые им пользовались, и которым есть с чем сравнивать.

Сварка металлов появилась немногим более 100 лет назад, но уже стала неотъемлемой частью жизни. Это отличный способ неразъёмного соединения металлических частей, использующийся очень широко благодаря надёжности, быстроте и минимальным затратам. Сварка применяется в самых разных областях — от создания многотонных масштабных конструкций до микроэлектроники. Давайте разберёмся, какие сварочные аппараты существуют, оценим их плюсы и минусы.

Сварочный аппарат-трансформатор

Наиболее традиционным видом сварочного аппарата, работающего на электричестве, является трансформатор. Основной элемент устройства — понижающий трансформатор, который преобразует напряжение электрической сети в значения, которые нужны для сварки металла. Самой известной методикой изменения силы тока является смещение обмоток. Меняется промежуток между обмотками — меняется и ток. КПД такого аппарата достигает 90%, но часть энергии будет потрачена на нагрев. Стоит трансформатор недорого, надёжен и долговечен, но сегодня сфера применения таких устройств сокращается из-за имеющихся недостатков. К минусам относятся большой вес аппарата, необходимость использовать специальные электроды для переменного тока. Кроме того, чтобы работать с таким сварочным аппаратом нужен немалый опыт, иначе качество шва может серьёзно пострадать.

Сварочный аппарат-выпрямитель

В целом это усовершенствованный вариант сварочного аппарата-трансформатора. Сварочные швы, которые создаются выпрямителем, будут более качественными, сам аппарат недорогой, долговечный, надёжный. Устройство включает понижающий трансформатор, выпрямитель (диодный блок), элементы для защиты, регулирования и запуска. Переменный ток аппарат преобразует в постоянный, что гарантирует устойчивую и ровную дугу. Это уменьшает разбрызгивание металла, а работать можно с любыми электродами. Выпрямитель позволяет работать с различными видами металла. Сварочные аппараты-выпрямители используются достаточно широко, но у них есть и недостатки: большой вес и серьёзная «просадка» напряжения в электрической сети во время работы.

Сварочный аппарат-инвертор

Подобные сварочные аппараты также называются импульсными. Инверторы сегодня считаются одним из наиболее популярных устройств для сварки. Весят они, в отличие от двух вышеуказанных типов аппаратов, немного, общедоступны и надёжны. включает в себя силовой трансформатор, который приводит напряжение к нужной величине, дроссель-стабилизатор и блок электросхем. Сварочный трансформатор используется высокой частоты, он куда более лёгкий и компактный. К плюсам также можно отнести повышение качества дуги, уменьшение разбрызгивания металла, оптимизацию КПД. Работать с инвертором проще, чем с выпрямителем и трансформатором. Недостатков у сварочных аппаратов-инверторов практически нет, можно отнести к таковым только достаточно высокую стоимость. Главное — бережно хранить устройство в отапливаемом помещении, защищать от влаги, пыли и использовать специальные средства для защиты от скачков напряжения.

Сварочные аппараты-полуавтоматы

Полуавтоматические сварочные аппараты представляют собой более сложные устройства, чем перечисленные выше. В состав конструкции входят: выпрямитель, трансформатор, привод, который подаёт проволоку, баллон с газом, рукав с горелкой. Полуавтоматы могут работать без газа, с газом или переключаться на разные режимы. Если газ не используется, потребуется флюсовая проволока. К плюсам полуавтоматов следует отнести высокую производительность, а также качественный шов и работу с различными металлами. К минусам — большой расход материалов на угар и разбрызгивание металла.

Такое устройство, использующее вольфрамовый электрод, включает в себя комплект горелок, применяющихся с различным напряжением, управляющую схему, источник переменного или постоянного тока для сварки, приспособление для регуляции работы, стабилизатор дуги. Аргонодуговые аппараты используются, если необходимо качественно сварить цветные металлы. К преимуществам таких сварочных аппаратов относится использование взрывобезопасного и негорючего газа, возможность сваривать детали с тонкими стенками, чистая и качественная технология дуговой сварки . Шов получается эстетичный и высокопрочный, а во время работы нет искр. К минусам аргонодуговых аппаратов относится высокая стоимость всего оборудования, малая производительность, особые требования к опыту сварщика, невозможность работать при боковом ветре.

Аппарат для точечной сварки

Применяется при контактной сварке термомеханического класса. Детали располагаются между электродами, сжимаются, нагреваются, после чего надёжно соединяются, совместно деформируясь. Разогревают детали до пластичного состояния с помощью мгновенного импульса тока сварки. К достоинствам точечной сварки относят прочность шва, простоту достижения автоматизации, экономичность. Однако такой сварочный шов получается негерметичным, поэтому не получил широкого распространения.

Аппарат для газовой сварки

В данном случае применяются такие горючие газы, как ацетилен, водород, природный газ. На воздухе такие газы горят хорошо. Сама технология использования газового сварочного аппарата проста. К достоинствам также можно отнести отсутствие необходимости источника электрического тока, то есть работать можно практически где угодно. Кроме того, швы получаются прочными и качественными. Но газовая сварка производится только вручную, скорость работы невысока, как и производительность. Важно также чётко регулировать мощность горелки, уделить достаточно времени подготовке деталей.

Аппарат для плазменной сварки металлов

В этом случае расплавление металла проводится с помощью потока плазмы, то есть газа с заряженными частицами, которые проводят электрический ток. Температура дуги в таких случаях может достигать десятков тысяч градусов. Плазменная сварка относится к одним из наиболее современных методов, такой аппарат безопасен, экономичен в работе. Применяются баллоны с ацетиленом, кислородом, пропаном. Аппарат мобильный, сварочный шов получается минимальным, так как металл практически не деформируется. Однако строит аппарат дорого и применяется пока в основном профессионалами.