Устройство инверторов сварочных и их технические характеристики. Какие бывают виды и типы сварочных аппаратов

Сварочный аппарат является электроустройством, с помощью которого производится сварка, а именно самый надежный и долговечный способ крепления металлических деталей, существующий уже более века.

Это электрооборудование выполняет соединение или резку деталей из металлов и их различных соединений с минимизированными затратами. Рассмотрим более подробно виды таких аппаратов и их основные функции.

Сварочные источники тока

Данные виды сварочных аппаратов нужны для преобразования напряжения в ток. Зависимо от схемы на выходе получаем электродугу, имеющую постоянный или же переменный потенциал. По типам различают следующие аппараты:

• трансформаторный;
• выпрямительный;
• инверторный.

Трансформаторный источник самый простой в использовании, работает за счет трансформатора, который снижает напряжение сети к сварочному и имеет на выходе переменный ток. Сила тока регулируется за счет изменения расстояния между обмотками.

Для или улучшения горения дуги трансформаторный сварочный аппарат доукомплектовывается дополнительными элементами, что увеличивает его вес в несколько. Наиболее ответственные работы выполняются за счет применения электродов переменного тока.

В современной модели трансформаторного аппарата используют мощные вентиляторы, ведь большая часть его энергии приходится на нагрев. Данный аппарат для сварки имеет КПД около 90%.

Достоинства:

• приемлемая стоимость;
• надежность;
• долговечность — качество, позволяющее использовать различные сварочные аппараты переменного тока на протяжении многих лет.

Недостатки:

• имеет довольно большой вес;
• применяется редко, несмотря на все свои достоинства.

Выпрямительный источник — оборудование, использующееся для сварки после преобразования переменного тока в постоянный. Он состоит из следующих комплектующих:

• токопонижающий трансформатор;
• диод;
• датчик регулировки и защиты.

Данный сварочный аппарат обеспечивает, по сравнению с трансформаторным аппаратом, наиболее качественные швы при варке. Выпрямительный аппарат имеет наибольшую стабильность в части сварочного тока и электрической дуги.

Достоинства:

• небольшая стоимость;
• надежность.

Недостатки:

• большой вес;
• сложность в работе, ведь в процессе варки наблюдается сильное перенапряжение сети.

Инверторный источник — это наиболее популярный в настоящее время вид сварочного аппарата. Рассмотрим его отличия от трансформаторных и выпрямительных сварочных аппаратов:

1. Работает при токе частоты в несколько десятков килогерц (обычный до 50 Гц).
2. Требуется трансформатор малых габаритов.
3. Более качественные швы.
4. Трансформатор инвертора весит несколько сот грамм при токе 160А, остальные — 18 кг.
5. Общая масса всего инвертора не более 7 кг.

Инвертор состоит из преобразователей электрической энергии, сетевого фильтра, трансформатора. Дополнительно для защиты инверторов применяют датчики для охлаждения, предохранители, ограничители перенапряжения.

Есть недостаток: не желательно работать в запыленных помещениях, при дожде.

Вернуться к оглавлению

Основные характеристики сварочного аппарата

Рассмотрим более подробно каждую их характеристик согласно каталогу моделей:

1. Продолжительность включения.

В зависимости от производителя сварочного аппарата продолжительность включения измеряется по-разному. Например, в Европейском стандарте EN 60974-1 учитывается продолжительность сварки только при температуре 40º С до первоначальной остановки от перегрева.

Итальянская компания Telwin в расчетах применяет температуру не более 20º С при работе с перерывами и учитывает количество электродов, используемых за этот период. В расчетах этой компании ПВ получается немного завышенным, поэтому выбор сварочного аппарата является очень важным в плане методики расчета ПВ.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что аппарат европейской компании, имеющий ПВ в 10-20%, будет иметь такую же продолжительность работы, как и итальянский (ПВ 60-80%).

1. Ток холостого хода.

Его пределы — 60-85В. Чем выше напряжение, тем проще зажигается дуга.

Существуют модели аппаратов для сварки инертным газом или же проволокой. В быту они применяются очень редко, так как главным их недостатком является высокая стоимость (по сравнению с другими моделями).

Но если же выполнять трудную работу на профессиональном уровне, то применение данных моделей будет весьма актуальным.

1. Диапазон измерения сварочного тока.

Частично показывает мощность аппарата. Чем больше мощность, тем вероятнее установить электроды большего размера. Также увеличивается ПВ при работе с небольшими электродами при равномерном распределении силы тока.

В быту для всех видов трансформаторов используют 3-миллиметровый электрод с допустимо максимальной мощностью в 150А, а для инверторных аппаратов — 4-миллиметровый с меньшей допустимой мощностью.

При выборе электродов нужно обращать внимание на рекомендуемые токи при работе со сварочными аппаратами.

Вернуться к оглавлению

Разновидности сварки

Способ ручной дуговой сварки в настоящее время является наиболее актуальным видом сварки смазочной проволокой. При плавке проволоки происходит надежное крепление металла, а смазка, которой покрыта проволока, защищает швы от воздействия воздуха, улучшая этим качество швов.

Данный способ применяется при сварке черных и некоторых цветных металлов (сплавов). При сварке только цветных металлов происходит мгновенная плавка с выделением пара, что приводит к некачественному шву.

Способ ручной сварки при помощи защитных газов

Часто применяемой смесью является инертный газ (аргон) с добавлением оксигена. Это нужно, чтобы очистить от примесей и грязи свариваемый металл. При сварке используют электроды из аллотропного углерода (графита) или тугоплавкого материала (вольфрама).

Достоинства:

• высокое качество шва;
• полноценная защита сварочной ванны от попадания воздуха;
• нет образований шлака.

Недостатки:

• низкая скорость выполнения работ;
• дорогостоящие материалы.

Несмотря на свои недостатки, такой способ ручной сварки очень популярен на сегодня.

Способ сварки в полуавтоматическом режиме

При сварке используются сварочная проволока или неметаллические сварочные электроды (смотреть любой каталог) в редких случаях. Полуавтомат для сварки не предусматривает автоматизированного перемещения. Сварка выполняется при помощи постоянного или импульсного тока. По типам сварки различают следующие:

1. При помощи инертного газа (MIG).
2. При помощи углекислого газа или кислорода (MAG).
3. При помощи трубчатой проволоки (порошковой).

Способ сварки полуавтоматов применяют при соединении тонкого металла, цветных сплавов и металлов, широко используют в промышленности.

Вернуться к оглавлению

Дополнительные методы сварки

На сегодня (в основном в промышленном производстве) используются следующие методы сварки металлов.

Метод плазменной сварки

Этот промышленный метод имеет следующие способы сварки:

• тепло выделяется за счет плазменной струи, которая получается в результате ионизации воздуха между электродами;
• два электрода помещаются в плазмотрон.

Вышеуказанные способы применяют для резки металлов, нежели для сварки.

Метод контактной сварки

При использовании этого метода сварки соединенные части металла соприкасаются между собой, разогреваются до деформации, а потом сжимаются обратно. Контактная сварка имеет следующие разновидности:

• точечная технология сварки;
• стыковая технология сварки;
• рельефная технология сварки;
• шовная технология сварки.

Рассмотрим более подробно каждую из них.

Технология точечной сварки

Данный вид работ выполняется с помощью аппарата конденсаторной сварки путем накладывания друг на друга заготовок и зажимания между двумя электродами, при этом подавая малый ток и значительное напряжение.

Таким образом, между заготовками получается сварная точка. При контактной сварке нужно хорошо подготовить поверхность для работы. Сварка производится в ручном и автоматизированном режимах и пригодна для любых видов металла.

Технология рельефной сварки

Это сварочный процесс, соединяющий заготовки одновременно в нескольких точках. Данная технология подобна точечной сварке. Они отличаются тем, что рельефная сварка зависит от формы свариваемой поверхности, а точечная — от рабочей зоны электрода.

Достоинства:

• соединение деталей производится в нескольких точках одновременно;
• получается надежный сварочный шов.

Машина рельефной сварки используется для крепления отдельных деталей в автомобилях, для соединения метизов. Этот метод применяется в радиоэлектронике для соединения мелких схем.

Аппараты для сварки враструб

Область применения — сварка пластиковых труб и оцинкованных изделий диаметром не менее 16 мм и не более 125 мм. Существуют следующие типы этих аппаратов:

1. Аппараты для ручной работы с трубами мини-размеров и диаметров (способ муфтовой сварки).
2. Автоматизированные аппараты для работы с тубами больших диаметров.

Магнитопроводный сварочный аппарат из электродвигателя — самодельный аппарат, использовавшийся в прошлом веке. Для его изготовления для начала потребуется схема, согласно которой будут соединяться все детали между собой. Также нужно выбрать подходящие материалы в нормальном состоянии. Основными комплектующими для сборки этого аппарата для сварки являются:

• корпус асинхронного электродвигателя небольшой мощности;
• магнитопровод;
• киперная лента;
• электрокартоновые круги;
• эмаль-провод сечением 7,5 мм 2 ;
• шина прямоугольная сечением 25 мм 2 .

В корпусе двигателя размещается магнитопровод, с двух сторон закрытый кругами из электрокартона и обмотанный киперной лентой. Потом выполняются первичная (эмаль-проводом) и вторичная (медной прямоугольной шиной) обмотки.

Максимальный выход тока в первичной обмотке — 25А, а во вторичной — 200А. При сварке в течение 30 минут сварочный аппарат переменного тока нагревается максимум до 70º С. Главный недостаток в том, что потребляется большая мощность при сварке.

Сварочный аппарат представляет электрическое устройство, при помощи которого выполняется сварка. Именно данный процесс обеспечивает долговечное и надежное крепление металлических деталей. С помощью сварки производится огромное число работ в различных областях, начиная от микроэлектроники до создания многотонных конструкций. Среди основных достоинств электросварки выделяется надежное и быстрое соединение материалов при минимальных затратах. При необходимости при помощи этого устройства можно даже разрезать металл. В последние десятилетия их изготавливают с использованием электронных компонентов. Благодаря этому их масса и габариты значительно уменьшились, что позволило расширить применение.

Виды и типы

Cварочное оборудование характеризуется широким разнообразием, что обусловлено постоянным развитием сварочного производства, созданием новых приемов и способов сварки. Опираясь на конструктивные особенности, в том числе принцип действия аппаратов можно выделить следующие типы:

• Сварочный выпрямитель . Оснащен блоком полупроводниковых диодов, в результате чего ток переходит с переменного в постоянный. Главные достоинства – минимальное разбрызгивание, проварка высококачественных швов. Применяется для сваривания черного и цветного металла, чугуна, алюминия, стали.

• Сварочный трансформатор . Работает благодаря переменному току. Бывает нескольких типов – с увеличенным и стандартным магнитным рассеянием. Процесс сварки из-за тяжелого веса с ним представляет довольно трудоемкую работу.

• Сварочный полуавтомат . Применяется для сварочных работ в газовой сфере.

• Сварочный инвертор . Это легкие и компактные установки.

• Сварочный агрегат .

• Аппарат для аргонодуговой сварки .

Оборудование для сварки плавлением основного металла может выполнять следующие операции:

• Сварка плавлением.
• Дуговая сварка и наплавка.
• Газовая сварка.
• Электрошлаковая сварка и наплавка.
• Электроннолучевая сварка.
• Наплавка и резка.
• Специальные виды сварки.

По степени механизации аппараты для сварки могут быть:

• Ручными.
• Полуавтоматическими.
• Автоматическими.

Следующая классификация аппаратов для сварки звучит так:

• Бытовые . Они выделяются небольшой производительностью, для продолжительной работы не приспособлены. Тем не менее, их сфера применения весьма широка, подобные агрегат используют для сварки арок, котлов, труб и так далее;
• Профессиональные . Выделяются тяжелым весом и габаритами, работают от сети 220 или 380 Вт. Большинство таких моделей оснащены специальными колесиками, чтобы облегчить перемещение. Используются во многих областях строительства, мастерских, при установках газопроводов, на заводах и тому подобное.

Устройство

Устройство каждой инверторной модели может иметь ряд особенностей, однако большая часть технических узлов повторяются. Плата техники в основном включает следующие элементы:

Каждый сварочный аппарат является своеобразным преобразователем энергии. Агрегат принимает электрический ток из сети, после чего уменьшает его напряжение, повышает силу тока до требуемой величины. При этом происходит изменение частоты тока, или образуется постоянный ток из переменного. Исключением являются лишь аппараты, где электрическая дуга образуется от энергии генераторов с двигателем внутреннего сгорания или батарей аккумуляторов.

Сварочный полуавтомат имеет следующее устройство:

• Баллон с газом (аргон или углекислота).
• Шланг, подающий газ.
• Кассеты с проволокой.
• Механизм, подающий проволоку.
• Трубопровод подачи проволоки.
• Источник питания.
• Газовая горелка.
• Газовая аппаратура.
• Блок управления.
• Провод цепи управления.

Сварочный аппарат. Принцип действия

Рассмотрим сварочный инвертор. Вся суть инверторной технологии кроется в выпрямлении переменного тока сети в постоянный сварочный ток с промежуточным частотным изменением.

• Выпрямитель – это обычный диодный мост. В данный блок поступает переменный ток, который имеет промышленную частоту 50 Гц.
• Фильтр выполнен из конденсатора и дросселя. Выпрямленный ток направляется в фильтр, где он сглаживается. В итоге появляется постоянный ток, инвертор преобразует его в переменный, имеющий частоту 20-50 кГц. На текущий момент имеются технологии, при помощи которых получается ток частотой 100 кГц.
• Силовой трансформатор обеспечивает снижение высокочастотного переменного напряжения до 25-40В. К тому же этот элемент повышает значение тока до требуемого тока для сварки. При помощи преобразования высокочастотных токов сварочный ток достигает необходимой силы. Благодаря многоступенчатому преобразованию тока удается задействовать трансформатор малых размеров. Так для получения тока 160 А в сварочном агрегате требуется поставить медный трансформатор весом 18 кг. В инверторе достаточно поставить трансформатор весом 0,25 кг.
• Высокочастотный выпрямитель обеспечивает выравнивание переменного тока. Далее он направляется в высокочастотный фильтр, что позволяет получить постоянный сварочный ток.

Указанные процессы преобразования энергии контролируются микропроцессорным блоком управления. Данная часть аппарата для сварки является наиболее дорогим элементом. Инверторные сварочные устройства сегодня производятся по двум различным полупроводниковым технологиям:

• MOSFET.
• IGBT.

Главное их отличие заключается в транзисторах, которые различаются током коммутации. Транзисторы MOSFET, если сравнивать IGBT, выделяется большими габаритами и весом, однако их стоимость ниже. В то же время их потребуется на порядок больше для обеспечения одинаковой производительности.

При полуавтоматическом методе сварочный аппарат работает следующим образом:

• Защитный газ направляется в зону электрической дуги, что позволяет защитить металл от воздействия воздуха от окисления и азотирования. Защитный газ в этом случае может быть активным в виде углекислого газа или инертным в виде гелия и аргона. Работа с металлом в среде инертного газа имеет название MIG. Работа с металлом в среде активного газа имеет название MAG.
• Сварочная проволока при помощи электродвигателя, редуктора, а также подающих роликов подается в зону сварки.
• Неразъемное соединение получается в газовой среде под действием электрической дуги за счет плавления электродной проволоки, которая поступает в горелку. Необходимые поверхности склеиваются с помощью расплавленного металла, созданного тепловой энергией. В результате получается крепкий долговечный шов.

Полуавтоматическим метод сварки называется так вследствие того, что проволока подается автоматически, при этом контроль подачи, а также процесс сваривания выполняется сварщиком вручную. Наконечник выступает в роли сварочного контакта, к нему подается питание от главного блока. Сила тока подбирается согласно характеристикам обрабатываемого материала. Скорость подачи задается с помощью шестерни или коробки передач.

Применение. Достоинства и недостатки сварочных аппаратов

Сварочный аппаратнаходит широкое применение. Его часто используют в быту, а также в профессиональной деятельности. Без такого аппарата не обойтись во многих сферах производства, отраслях промышленности и специализированных мастерских, к примеру, по ремонту автомобилей. Эти аппараты используются для надежного сваривания металлических каркасов и иных ответственных конструкций в строительстве. Без применения профессионального сварочного оборудования также невозможен монтаж нефтепроводов и газовых труб.

• Трансформаторы являются весьма тяжелыми и громоздкими устройствами. Они обладают повышенной чувствительностью к колебаниям напряжения и потребляют много электрической энергии. Не это недорогое устройство. Варить ими можно и встык и внахлест. Опытный сварщик способен хорошо проварить с помощью трансформатора даже ответственный шов. Посредством переменного тока обычно свариваются только определенные марки чугуна и стали «ходовых» марок.
• Полуавтоматическая сварка идеально подходит и для дома и для производства. В нашей стране порядка 70% всех сварочных работ выполняются именно сварочными полуавтоматами. Вызвано это простотой эксплуатации, высоким качеством сварки, широкой функциональностью оборудования. Сварочный полуавтомат отличается удобством для сварки тонкого металла, в особенности автомобильных кузовов. Полуавтоматы практически всегда встречаются на предприятиях автосервиса.
• Выпрямители имеют высокую стабильность электродуги, что дает возможность проваривать высококачественные и герметичные швы равномерной глубины. При этом значительно снижается разбрызгивание. Соединение благодаря защищенности дуги получается достаточно прочным и однородным. Необходимость в дополнительной очистке изделий от капель «брызгающего» расплава отсутствует. В этом случае можно работать всеми типами электродов.

Область применения выпрямителей на порядок шире: цветные металлы (никель, титан, медь, их сплавы), любая сталь (в том числе высоколегированная) и чугун.

• Инверторы . В последнее время пользуются большой популярностью. Выделяются функциональностью, мощностью, компактностью и небольшим весом. Такой сварочный аппарат оптимален для новичков. Специалисты же при помощи них могут повысить свою производительность. Их применяют повсеместно, ведь они позволяют сваривать даже тонкостенный металл. Варить инверторами можно цветные и черные металлы любой толщины в различных положениях в пространстве. Применяются электроды всех видов.

Как выбрать сварочный аппарат

• Сварочный аппарат может быть трехфазным или однофазным. Для бытового применения нужно устройство на 220 В. Также можно выбрать универсальный агрегат «220/380».
• Напряжение холостого хода. Определяет способность аппарата первоначально и повторно разжигать электродугу, в том числе поддерживать ее горение. Считается, что, чем выше напряжение холостого хода, тем лучше.
• Мощность. Следует выбирать устройства хотя бы с небольшим запасом мощности, примерно 30%.
• Класс защиты. Сварочный аппарат должен быть стандартизирован и иметь двухциферный код IP, к примеру IP23. Двойка — вовнутрь корпуса не попадут предметы толщиной свыше 12 мм. Вторая цифра – это защиту от влаги. Цифра 3 значит, что вода даже под углом в 60 градусов не сможет попасть в корпус агрегата.
• Многие современные аппараты оснащаются дополнительными опциями: «Антиприлипание на выключении», «Форсирование дуги» или «Горячий старт». Они помогут при сварке, особенно новичку.

Нестандартное применение

Сварочный аппаратвполне можно использовать в качестве зарядки автомобильного аккумулятора. Однако необходимо учитывать, что у такого устройства должна быть регулировка понижения ампер и вольт. При наличии такого аппарата нужно переключить его в режим пуско-зарядного устройства. Следует установить 12 вольт на выходе, а амперы установить 1 к 20 мощности аккумуляторной батареи (если мощность 60А — заряжаем 3А).

Заряжать аккумулятор следует в течение порядка 40-60 минут. Этого вполне хватит, чтобы запустить двигатель. Для тщательной зарядки потребуется уменьшение тока в два раза и увеличение времени в 3 раза.

Сварка, как вид соединения металлических элементов, получила массовое распространение чуть больше века назад. Однако сегодня применяется во многих сферах деятельности, от производства электроники до строительства гигантских конструкций. Поскольку состав используемых при этом металлов бывает весьма разнообразным, для получения надёжных сварочных швов было придумано и реализовано множество видов оборудования. Наиболее популярными среди них являются сварочные аппараты. Рассмотрим, какие бывают сварочные аппараты, виды, плюсы и минусы каждого.

Трансформаторы

Трансформатор является наиболее традиционным видом электрического сварочного аппарата. Одновременно он один из самых простых по конструкции. Основным элементом конструкции этого типа сварочников служит понижающий трансформатор, преобразующий напряжение электросети до значения, необходимого для сварки. Сила тока при этом изменяется с помощью разных методик, наиболее известный - смещение одной обмотки относительно второй. По мере изменения промежутка между обмотками меняется ток.

Особенностью считается переменный ток на выходе, что приводит к заметному разбрызгиванию металла и ухудшению качества швов. Чтобы проводить сварку цветных металлов, повысить качество горения дуги, в структуру аппарата нужно добавлять достаточно массивные и громоздкие компоненты. Основной элемент - трансформатор - также не отличается компактностью и малым весом. При использовании аппарата для производства серьёзных работ необходимы специфические (для переменного тока) электроды и немалый опыт сварщика.

КПД прибора достаточно высокий, достигает 90%, однако часть энергии тратится на нагрев. Охлаждение осуществляется при помощи вентиляторов разной мощности, поскольку требуется охлаждать агрегат весом в несколько десятков, а иногда и сотен килограммов. Применение этого вида сварочных аппаратов сегодня сокращается, но они всё же пользуются спросом, из-за низкой стоимости, надёжности и долговечности. Используются трансформаторы для сварки низколегированных типов стали .

Выпрямители

Сварочные выпрямители можно считать усовершенствованием аппаратов-трансформаторов. В сварочных швах, полученных при помощи выпрямителей, практически исключены те изъяны, что обусловлены применением переменного тока. Устройства, кроме понижающего трансформатора, имеют в конструкции диодный блок (выпрямитель), элементы регулирования, запуска и защиты. Переменный ток не только меняет напряжение, но и преобразуется в постоянный. Это даёт возможность получить ровную, устойчивую дугу. Соответственно, снижается разбрызгивание металла, шов получается более качественным. Работать можно любыми электродами.

Расширяется также сфера использования сварочника - можно соединять не только низколегированные «чёрные» стали, но и цветные металлы, нержавейку, чугун (применяя соответствующие электроды). Поскольку постоянный ток обладает полярностью, не следует об этом забывать - при подключении электродов этом параметр следует учесть. Некоторые сварочные работы целенаправленно выполняются на обратной полярности (сварка алюминия).

Многие производители сегодня снижают изготовление этого вида бытовых аппаратов. Если же говорить о профессиональном использовании, они до сих пор используются довольно широко . Недостатками можно считать большой вес, необходимость работы квалифицированного сварщика, серьёзную «просадку» напряжения в электросети в процессе сварки. Достоинства - невысокая цена, надёжность и неплохое качество шва.

Полуавтоматы

Полуавтоматические сварочные аппараты в среде инертных или активных газов, или просто полуавтоматы - устройства более сложные, нежели трансформаторы или выпрямители. Однако в использовании более удобны. Часто применяются при кузовном ремонте автомобилей, достаточно широко используются в быту, частном домохозяйстве.

Конструкция состоит из следующих компонентов:

• трансформатора;
• выпрямителя;
• привода, подающего проволоку;
• газового баллона;
• рукава с горелкой.

Сваривание деталей осуществляется плавящейся в электрической дуге проволокой, которая в процессе расположена в среде защитного газа. Регулировка тока осуществляется чаще всего ступенчато, подвержена изменению также скорость подачи проволоки. Соотношением этих параметров устанавливается необходимый режим работ .

Различные модели полуавтоматов работают:

• только с газом;
• с газом или без газа (переключается);
• только без газа.

Если работа производится без газа, применяется специальная проволока (флюсовая). Отличается от обычной флюсовая проволока тем, что в её состав, кроме металла, включается флюс. При горении составляющих флюса образуется облако защитного газа, который предотвращает окисление сварной ванны воздухом. Кроме того, активные элементы состава флюса придают металлу нужные параметры, дуга становится более стабильной. При этом не нужен газовый баллон, что удобно, однако сама проволока существенно дороже.

При работе с различными металлами используют разный газ - углекислый при сварке железа, смесь аргона и углекислоты, если работают со сталью, при сварке алюминия - аргон. Газовые баллоны следует применять промышленные либо фирменные.

Полуавтоматы отличаются высокой производительностью, дают прекрасный качественный шов на различных металлах. Недостатками можно отметить разбрызгивание металла и большой расход материалов на угар.

Инверторы

Аппараты этого типа называют также импульсными. Сегодня сварочные инверторы считаются одними из самых распространённых аппаратов из-за своего небольшого веса и общедоступности. И если ещё лет 10 назад инверторы были дороги и не очень надёжны, то сейчас эти недостатки устранены . Использование инверторной методики даёт сегодня уменьшение размеров трансформатора, повышение качественных свойств дуги, оптимизации КПД, снижение разбрызгивания металла при сварке.

Сварочный инвертор состоит из силового трансформатора, назначением которого является снижение сетевого напряжения до нужной величины, блока электросхем и дросселя-стабилизатора, нужного для минимизации пульсаций тока.

Напряжение питающей сети подаётся в инверторе на выпрямитель, на выходе которого блок схем трансформирует постоянный ток в переменный, обладающий высокой частотой. Этот, полученный на выходе силового блока, переменный ток подаётся на сварочный трансформатор высокой частоты, более компактный и лёгкий, чем обычный сетевой преобразователь. Напряжение на выходе сварочного трансформатора снова выпрямляется и подаётся на дугу.

Аргонодуговой сварочный аппарат

Этот вид оборудования для сварки использует специальные неплавящиеся электроды из вольфрама, газом для защиты служит гелий или аргон .

Аргонодуговой аппарат с использованием вольфрамового электрода содержит следующие компоненты:

• источник, обеспечивающий получение постоянного или переменного сварочного тока;
• приспособление регуляции для работы с током;
• комплект горелок для применения с различными напряжениями;
• управляющая схема, обеспечивающая координацию цикла сварки и защиту;
• стабилизирующее устройство для возбуждения, а также выравнивания дуги.

Агрегаты этого вида применяют, если есть необходимость в качественной сварке цветных металлов.

Аппарат для точечной сварки

Сварка точечным способом является одним из видов контактных сварок термомеханического класса. Сам процесс состоит из нескольких моментов. Для начала детали, сложенные необходимым образом, помещаются между электродами и сжимаются друг с другом, после чего нагреваются до момента достижения пластичности и совместно деформируются. Скорость сварки в условиях завода - до 10 точек в секунду.

Детали разогреваются при помощи мгновенного (0,01–0,1 сек.) импульса тока сварки. Этот быстрый импульс даёт возможность достичь разогрева металла до расплавления, что приводит к возникновению объединённой для обеих деталей жидкой зоны. После прекращения действия тока детали по-прежнему совмещены, прижаты друг к другу до снижения температуры и отвердевания расплавленной точки. Сжатие деталей прекращается с задержкой по времени, для создания условий лучшей кристаллизации металла.

Достоинствами точечной сварки можно выделить экономичность, надёжность и прочность шва, несложность достижения автоматизации. К сожалению, подобного вида сварочный шов не обладает герметичностью, что ограничивает сферу его использования .

Аппарат для газовой резки и сварки

Газовая сварка предполагает нагрев детали до расплава пламенем высокой температуры . При этом применяются горючие газы - водород, природный газ, ацетилен. Отличительным свойством этих газов является хорошее горение на воздухе. Чаще всего в газосварочных аппаратах используют ацетилен, легко получаемый с помощью карбида кальция и воды. Температура горения этого газа 3200–3400 °C.

Достоинства газовой сварки и резки металлов:

1. Несложная технология.
2. Не требуется доступ к электрической сети, нет необходимости в использовании электрического тока.
3. Оборудование, на базе которого выполняется сварка, достаточно несложно.

Следует, однако, отметить, что газовая сварка не обеспечит высокую скорость работ и производительность, ведь выполняется лишь вручную.

Серьёзное внимание при газовой сварке уделяется подготовке деталей, регулированию мощности горелки, установке её в нужное положение.

Плазменная сварка

Плазменная сварка (резка) металлов - операция, в ходе которой происходит расплавление металла потоком плазмы. Плазма - это газ, в составе которого содержатся заряженные частицы, проводящие электрический ток. Газ ионизируется путём нагрева дугой, выходящей из плазмотрона. Чем более высокую температуру будет иметь газ, тем выше ионизация. Температура дуги в аппаратах плазменной сварки достигает десятков тысяч градусов.

Технология такая: к горелке в быстром темпе подаётся газ и электрический ток для формирования дуги. Резка происходит не только из-за расплавления металла, но и за счёт того, что скоростной ионизированный поток вымывает металл из зоны действия плазмы .

Кроме знания того, какие бывают сварочные аппараты, при выборе следует учитывать потребности пользователя. И если в автомастерской или на производстве может понадобиться профессиональный аппарат, то для бытовых нужд достаточно недорогого прибора.

При выборе сварочных аппаратов и ознакомлении с их характеристиками приходится сталкиваться со специальными терминами, значение которых желательно знать, чтобы не ошибиться в выборе. Вот некоторые из них.

AC (англ. alternating current) - переменный ток.
DC (англ. direct current) - постоянный ток.
MMA (англ. Manual Metal Arc) - ручная дуговая сварка штучными электродами. Известна у нас под названием РДС.
TIG (англ. Tungsten Inert Gas) - ручная сварка вольфрамовыми неплавящимися электродами в среде защитного газа (аргона).
MIG/MAG (англ. Metal Inert/Active Gas) - полуавтоматическая дуговая сварка плавящейся электродной проволокой в среде инертного (MIG) или активного (MAG) газа с автоматической подачей проволоки.
ПВ (ПР, ПН, ПВР) - продолжительность включения - время, которое аппарат способен работать при определенном токе (ток указывается вместе с ПВ) до автоматического отключения из-за перегрева. Значение ПВ указывается в процентах по отношению к стандартному циклу, принимаемому равным 10 или 5 минутам. Если ПВ равно 50%, это означает, что при цикле 10 минут, после 5 минут непрерывной работы требуется 5 минут простоя для охлаждения аппарата. Этот параметр может быть равен и 10%, поэтому на него нужно обязательно обращать внимание. В понятия: продолжительность включения (ПВ), продолжительность работы (ПР), продолжительность нагрузки (ПН) вкладывают разный смысл, но суть одна - непрерывность сварки.

Сварочный трансформатор - это устройство, преобразующее переменное напряжение входной сети в переменное напряжение для электросварки. Основным его узлом является силовой трансформатор, с помощью которого сетевое напряжение снижается до напряжения холостого хода (вторичное напряжение), составляющего обычно 50-60В.

Простая для понимания схема сварочного трансформатора имеет следующий вид:

Простая схема сварочного трансформатора: 1 - трансформатор; 2 - реактор с переменной индуктивностью; 3 - электрод; 4 - свариваемая деталь.

Для ограничения тока короткого замыкания и устойчивого горения дуги трансформатор должен иметь круто падающую внешнюю вольт-амперную характеристику (. Для этого либо используют трансформаторы с увеличенным рассеянием, вследствие чего сопротивление при коротком замыкании оказывается у них в несколько раз больше, чем у обычных силовых трансформаторов. Либо в цепь с трансформатором с нормальным рассеянием включают реактивную катушку с большим индуктивным сопротивлением - дроссель (дроссель может быть включен не в цепь вторичной обмотки, а в цепь первичной, где меньше ток). Если у дросселя можно изменять индуктивность, регулируя её, изменяют форму внешней вольт-амперной характеристики трансформатора и ток дуги I 21 или I 22 , соответствующий напряжению дуги Uд.

Регулирование сварочного тока . Сила тока в сварочных трансформаторах может регулироваться изменением индуктивного сопротивления цепи (амплитудное регулирование с нормальным или увеличенным магнитным рассеянием) или с помощью тиристоров (фазное регулирование).

В трансформаторах амплитудного регулирования, необходимые параметры сварочного тока обеспечиваются перемещением подвижных катушек, магнитных шунтов или с помощью отдельной реактивной катушки как на рисунке выше. При этом синусоидальная форма переменного тока не изменяется.

Схема сварочного трансформатора с подвижными обмотками: 1 - первичная обмотка, 2 - вторичная, 3 - стержневой магнитопровод, 4 - винтовой привод.

Схема сварочного трансформатора с подвижным магнитным шунтом: 1 - первичная обмотка, 2 - вторичная, 3 - стержневой магнитопровод, 4 - подвижный магнитный шунт, 5 - винтовой привод.

Может быть простое переключение количества используемых витков обмотки трансформатора, для уменьшения напряжения холостого хода и следовательно тока сварки.

Трансформаторы с тиристорным (фазовым) регулированием состоят из силового трансформатора и тиристорного фазорегулятора с двумя встречно-параллельными тиристорами и системой управления. Принцип фазового регулирования состоит в преобразовании синусоидальной формы тока в знакопеременные импульсы, амплитуда и длительность которых определяются углом (фазой) включения тиристоров.

Схема сварочного трансформатора с тиристорным управлением. БЗ - блок задания, БФУ - блок фазового управления.

Применение тиристорного фазорегулятора позволяет получить сварочный аппарат, характеристики которого выгодно отличаются от характеристик трансформатора с амплитудным регулированием. В более сложных схемах управления, чем на рисунке выше, формируется переменный ток прямоугольной формы. А при этом, например, достигается повышенная скорость перехода импульса через нулевое значение, вследствие чего уменьшается время безтоковых пауз и повышается устойчивость горения дуги и качество сварного шва. Что нельзя сказать про осциллограмму изображенную выше, на ней безтоквые промежутки больше чем у трансформаторов с амплитудным регулированием и качество сварки хуже.

Другое достоинство тиристорных аппаратов заключается в простоте и надежности силового трансформатора. Отсутствие стальных шунтов, подвижных частей и связанных с ними повышенных вибраций делает трансформатор простым в изготовлении и долговечным в работе.

По типу питающей сети сварочные трансформаторы бывают однофазными и трехфазными. Последние, как правило, могут подключаться и к однофазной сети. На рисунке ниже представлены однофазный и трехфазный трансформаторы с регулированием тока магнитным шунтом.

Достоинства и недостатки сварочных трансформаторов . К достоинствам сварочных трансформаторов относятся сравнительно высокий КПД (70-90%), простота эксплуатации и ремонта, надежность и дешевизна.

Список недостатков более обширен. Прежде всего, это низкая стабильность горения дуги, обусловленная свойствами самого переменного тока (наличие безтоковых пауз при переходе электрического сигнала через ноль). Для качественной сварки необходимо использовать специальные электроды, предназначенные для работы при переменном токе. Отрицательно сказываются на стабильности горения дуги и колебания входного напряжения.

Сварочным трансформатором нельзя варить нержавеющую сталь, которая требует постоянного тока, и цветные металлы.

Если мощность сварочного аппарата переменного тока достаточно велика, его вес может доставлять определенные трудности при переносе трансформатора с места на место.

И, тем не менее, недорогой, надежный и неприхотливый сварочный трансформатор - не такой уж плохой выбор для дома. Особенно в том случае, если варить приходится редко, а средств на покупку более функциональной модели не хватает.

Сварочные выпрямители

Сварочные выпрямители - это аппараты, преобразующие переменное напряжение сети в постоянное напряжение электросварки. Существует множество схем построения сварочных выпрямителей с различными механизмами формирования выходных параметров тока и напряжения. Используются различные способы регулирования тока и формирования внешней вольт-амперной характеристики выпрямителей (про вольт-амперную характеристику читайте в конце статьи) : изменение параметров самого трансформатора (подвижные катушки и секционированные обмотки, магнитные шунты), использование дросселя, фазное регулирование с помощью тиристоров и транзисторов. В наиболее простых аппаратах регулирование тока осуществляется трансформатором, а для его выпрямления используются диоды. Силовая часть таких аппаратов состоит из трансформатора, выпрямительного блока на неуправляемых вентилях и сглаживающего дросселя.

Блок-схема сварочного выпрямителя: T - трансформатор, VD - выпрямительный блок на неуправляемых вентилях, L - сглаживающий дроссель.

Трансформатор в такой схеме используется для понижения напряжения, формирования необходимой внешней характеристики и регулирования режима. К более современным и совершенным устройствам относятся тиристорные выпрямители, в которых регулирование режима обеспечивается тиристорным выпрямительным блоком, осуществляющим фазовое управление моментом включения тиристоров. Формирование необходимых внешних характеристик производится введением обратных связей по сварочному току и выходному напряжению.

Блок-схема сварочного выпрямителя: T - трансформатор, VS - тиристорный выпрямительный блок, L - сглаживающий дроссель.

Иногда тиристорный регулятор устанавливают в цепи первичной обмотки трансформатора, тогда выпрямительный блок может быть собран из неуправляемых вентилей - диодов.

Блок-схема сварочного выпрямителя: VS - тиристорный выпрямительный блок, T - трансформатор, VD - выпрямительный блок на неуправляемых вентилях, L - сглаживающий дроссель.

Полупроводниковые элементы выпрямителей нуждаются в принудительном охлаждении. Для этого на них помещают радиаторы, обдуваемые вентилятором.

На рисунке ниже приведена схема сварочного выпрямителя, в котором изменение сопротивления трансформатора и регулирование тока обеспечивается с помощью магнитного шунта - его смыканием или размыканием с помощью ручки на передней панели аппарата.

Принципиальная электрическая схема сварочного выпрямителя с магнитным шунтом: А - автоматический выключатель, Т - трансформатор, Др - магнитный шунт, Л - светосигнальная арматура, М - электровентилятор, VD - диодный выпрямительный блок, RS - шунт, PA - амперметр.

Однофазные схемы выпрямления переменного напряжения используются в цепях с небольшой потребляемой мощностью. По сравнению с однофазными, трехфазные схемы обеспечивают существенно меньшую пульсацию выпрямленного напряжения. Работа трехфазной мостовой схемы выпрямления Ларионова с использованием диодов, применяемая во многих сварочных выпрямителях, показана на рисунке ниже.

Достоинства и недостатки сварочных выпрямителей . Основное преимущество выпрямителей, по сравнению с трансформаторами, заключается в использовании в них для сварки постоянного тока, обеспечивающего надежность зажигания и устойчивость горения сварочной дуги и, как следствие, более качественный шов. Имеется возможность варить не только углеродистую и низколегированную, но и нержавеющую сталь, и цветные металлы. Немаловажно и то, что сварка выпрямителем дает меньшее количество брызг. В сущности, этих преимуществ вполне достаточно для однозначного ответа на вопрос, какой сварочный аппарат выбрать - трансформатор или выпрямитель. Если, разумеется, не принимать во внимание цен.

К недостаткам следует отнести относительно большой вес аппаратов, потерю части мощности, сильную "просадку" напряжения в сети при сварке. Последнее относится и к сварочным трансформаторам.

Сварочные инверторы

Слово "инвертор" в своем исходном значении означает устройство для преобразования постоянного тока в переменный. На рисунке ниже приведена упрощенная схема сварочного аппарата инверторного типа.

Блок-схема сварочного инвертора: 1 - сетевой выпрямитель, 2 - сетевой фильтр, 3 - преобразователь частоты (инвертор), 4 - трансформатор, 5 - высокочастотный выпрямитель, 6 - блок управления.

Работа сварочного инвертора происходит следующим образом. Переменный ток частотой 50 Гц поступает на сетевой выпрямитель 1. Выпрямленный ток сглаживается фильтром 2 и преобразуется (инвертируется) модулем 3 в переменный ток с частотой в несколько десятков кГц. В настоящее время достигаются частоты в 100 кГц. Именно этот этап является самым важным в работе сварочного инвертора, позволяющим добиться огромных преимуществ по сравнению с другими типами сварочных аппаратов. Далее с помощью трансформатора 4 высокочастотное переменное напряжение понижается до значений холостого хода (50-60В), а токи повышаются до величин, необходимых для осуществления сварки (100-200А). Высокочастотный выпрямитель 5 выпрямляет переменный ток, который совершает свою полезную работу в сварочной дуге. Воздействуя на параметры преобразователя частоты, регулируют режим и формируют внешние характеристики источника.

Процессы перехода тока из одного состояния в другое контролируются блоком управления 6. В современных аппаратах эта работа выполняется транзисторными модулями IGBT, являющимися самыми дорогими элементами сварочного инвертора.

Система управления с помощью обратных связей формирует идеальные выходные характеристики для любого способа электросварки (про вольт-амперную характеристику читайте в конце статьи) . Благодаря высокой частоте, вес и размеры трансформатора снижаются в разы.

По своей функциональности выпускаются инверторы следующих типов:

• для ручной дуговой сварки (ММА);
• для аргонно-дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG);
• для полуавтоматической сварки в среде защитных газов (MIG/MAG);
• универсальные аппараты для работы в режимах ММА и TIG;
• полуавтоматы для работы в режимах ММА и MIG/MAG;
• аппараты для воздушно-плазменной резки.

Как видно, значительную часть объема занимают радиаторы системы охлаждения.

Достоинства инверторов . Достоинства сварочных инверторов велики и многочисленны. Прежде всего, впечатляет их малый вес (4-10 кг) и небольшие размеры, позволяющие легко перемещать аппарат от одного места сварки к другому. Это достоинство обусловлено меньшим размером трансформатора благодаря большой частоте преобразуемого им напряжения.

Исключение из схемы силового трансформатора позволило также избавиться от потерь на нагрев обмоток и перемагничивание железа сердечника и добиться высокого КПД (85-95%) и идеального коэффициента мощности (0,99). При сварке электродом диаметром 3 мм потребляемая из сети мощность для сварочного аппарата инверторного типа не превышает 4 кВт, а для сварочного трансформатора или выпрямителя эта цифра равна 6-7 кВт.

Инвертор способен воспроизводить практически все виды внешних вольт-амперных характеристик. Это означает, что с его помощью можно выполнять все основные виды сварок - MMA, TIG, MIG/MAG. Аппарат обеспечивает сварку легированных и нержавеющих сталей и цветных металлов (в режиме MIG/MAG).

Аппарат не требует частых и длительных охлаждений при интенсивной работе, как этого требуют другие бытовые типы сварочных аппаратов. Его ПВ достигает 80%.

Инвертор обладает плавной регулировкой сварочных режимов в широком диапазоне токов и напряжений. Он имеет значительно более широкий, чем у обычных аппаратов, интервал регулировки сварочного тока - от нескольких ампер до сотен и даже тысяч. Для бытового пользования особенно важны малые токи, позволяющие производить сварку тонкими (1,6-2 мм) электродами. Инверторы обеспечивают качественное формирование шва в любых пространственных положениях и минимальное разбрызгивание при сварке.

Микропроцессорное управление устройством обеспечивает устойчивую обратную связь по току и напряжению. Это позволяет обеспечить полезнейшие и удобнейшие функции Arc Force, Anti Stick и Hot Start. Суть всех их состоит в качественно новом управлении сварочным током, позволяющим сделать сварку максимально комфортной для сварщика.

• Функция Hot Start (горячий старт) обеспечивает автоматическое увеличение тока в начале сварки, облегчающее поджог дуги.
• Функция Anti Stick (анти-залипание) является своего рода антиподом функции Hot Start. При соприкосновении электрода с металлом и возникновении угрозы его прилипания, сварочный ток автоматически снижается до тех значений, которые не вызывают расплавления электрода и его приваривания к металлу.
• Функция Arc Force (форсирование дуги) реализуется тогда, когда происходит отделение большой капли металла от электрода, сокращающей длину дуги и грозящей залипанием. Автоматическое увеличение сварочного тока на очень короткое время препятствует этому.

Эти удобные функции позволяют сварщикам невысокой квалификации успешно справляться со сваркой самых сложных металлоконструкций. Для тех, кто хоть раз поработал со сварочным инвертором, вопроса - какой сварочный аппарат лучше - не существует. После трансформатора или выпрямителя работа с инвертором превращается в удовольствие. Больше не нужно "долбить" электродом, чтобы зажечь не желающую зажигаться дугу, или судорожно отрывать его, если он намертво приварился. Можно просто поставить электрод на металл и, отрывая его, спокойно зажечь дугу - не беспокоясь о том, что электрод может привариться.

Инверторные сварочные аппараты можно применять при больших падениях напряжения сети. Большинство из них обеспечивают сварку в диапазоне сетевого напряжения 160-250В.

Недостатки сварочных инверторов . Трудно говорить о недостатках такого совершенного устройства, каким является сварочный инвертор и, тем не менее, они есть. Прежде всего, это относительно высокая цена аппарата и дороговизна его ремонта. При выходе из строя модуля IGBT придется заплатить сумму, равную 1/3 - 1/2 стоимости нового аппарата.

Инвертор предъявляет повышенные требования, по сравнению с другими сварочными аппаратами, к условиям хранения и эксплуатации, обусловленные его электронной начинкой. Аппарат плохо реагирует на пыль, поскольку она ухудшает условия охлаждения транзисторов, которые сильно греются в процессе работы. Их охлаждают с помощью алюминиевых радиаторов, осаждение пыли на которые ухудшает отдачу тепла.

Не любит электроника и низких температур. Любая минусовая температура нежелательна из-за появления конденсата на платах, а минус 15°С могут стать критическими. Хранение и работа инвертора в неотапливаемых гаражах и мастерских в зимнее время нежелательны.

Сварочные полуавтоматы

Говоря о сварочном оборудовании, нельзя обойти вниманием полуавтоматы - аппараты для сварки в среде защитных газов с механизированной подачей сварочной проволоки.

Сварочный полуавтомат состоит из:

• источника тока;
• блока управления;
• механизма подачи сварочной проволоки;
• пистолета (горелки) с рукавом-электропроводом, по которому осуществляется подача защитного газа, проволоки и электрического сигнала;
• системы подачи газа, состоящей из баллона с газом, электромагнитного газового клапана, газового редуктора и шланга.

В качестве источника тока используются сварочные выпрямители или инверторы. Использование последних повышает качество сварки и увеличивает количество свариваемых материалов.

По конструктивному исполнению сварочные полуавтоматы бывают двухкорпусными и однокорпусными. У последних источник питания, блок управления и механизм подачи проволоки размещены в одном корпусе. У двухкорпусных моделей механизм подачи проволоки вынесен в отдельный блок. Обычно это профессиональные модели, поддерживающие длительную эксплуатацию на повышенном токе. Иногда они оснащаются системой водяного охлаждения пистолета.

Сварка полуавтоматом в режиме ММА ничем не отличается от работы с обычным сварочным аппаратом. При использовании режима MIG/MAG электрическая дуга горит между непрерывно подаваемой плавящейся сварочной проволокой и материалом. Углекислый газ (или его смесь с аргоном), подаваемый через пистолет, защищает зону сварки от вредного воздействия кислорода и азота, содержащихся в воздухе. С использованием сварочных полуавтоматов варят высоколегированные и нержавеющие стали, алюминий, медь, латунь, титан.

Полуавтоматическая сварка являются одной из самых современных технологий дуговой сварки, идеально подходящей не только для производства, но и для дома. Полуавтоматы получили широкое распространение в промышленности и быту. Есть информация, что в настоящее время в России до 70% всех сварочных работ производятся именно сварочными полуавтоматами. Этому способствует широкая функциональность оборудования, высокое качество сварки и простота эксплуатации. Сварочный полуавтомат очень удобен для сварки тонкого металла, в частности, автомобильных кузовов. Ни одно предприятие автосервиса не обходится без этого удобнейшего оборудования.

Выбор сварочного аппарата

Выбор сварочного аппарата должен производиться под определенные потребности. Прежде чем отправляться в магазин, необходимо знать ответы на следующие вопросы.

• Какой металл - по марке и толщине - предстоит варить?
• В каких условиях будет производиться работа?
• В каком объеме?
• Каковы требования к качеству работ и квалификации сварщика?
• И, наконец, какая сумма может быть потрачена на приобретение сварочного аппарата?

В зависимости от ответов на эти вопросы и должны быть сформированы требования к приобретаемому оборудованию.

Если варить придется не только углеродистую и низколегированную сталь, но и высоколегированную и нержавеющую, то выбор нужно делать между сварочным выпрямителем и инвертором. Если предстоит сваривать металлы требующие защиты от кислорода или азота воздуха, например алюминий, то потребуется сварка в среде защитных газов, которую может обеспечить полуавтомат с режимом MIG/MAG.

Вообще, если говорить об универсальности оборудования, то лучшим выбором, пожалуй, будет полуавтомат с режимами MMA и MIG/MAG. Его наличие позволит выполнять практически любую работу по сварке металлов, с которой только приходится сталкиваться в обыденной жизни.

Если приходится иметь дело с тонким (тоньше 1,5 мм) металлом, предпочтение следует отдать опять же полуавтомату.

Работа при минусовой температуре, особенно при значениях ниже 10-15 °C, нежелательна для инверторов. Плохо сказывается на них также сильная запыленность. Вывод таков. Если работать предстоит при очень низких температурах в условиях большой запыленности, возможно, не останется иного варианта, как выбрать сварочный аппарат без суперсовременной электроники - сварочный трансформатор, выпрямитель на диодах или полуавтомат на базе последнего.

Высокие требования к качеству сварки и низкая квалификация сварщика однозначно склоняют к выбору сварочного инвертора с его удобством в работе и функциями Arc Force, Anti Stick, Hot Start.

Большой объем работ требует от сварочного аппарата высокой ПВ (продолжительности включения), иначе слишком много времени уйдет на простои во время его охлаждений. ПВ - одна из характеристик, которые отличают бытовые сварочные аппараты от профессиональных. У последних она достаточно велика или достигает даже 100%, что означает, что аппарат может работать без перерыва как угодно долго. Если говорить о бытовых моделях, то ПВ инверторов значительно превосходит ПВ сварочных трансформаторов и выпрямителей. В качестве минимального значения ПВ лучше принять 30%.

Выбирая сварочный аппарат, нужно подумать и о соседях. Если варить придется много, а напряжение в сети низкое и неустойчивое, для дома следует выбрать сварочный аппарат с учетом потребляемой им мощности. Постоянное мигание лампочек, происходящее при работе мощных сварочных трансформаторов и выпрямителей, возбуждает всеобщую ненависть к соседям-сварщикам. Инвертор с его экономным потреблением энергии и функцией противозалипания электрода не повредит добрососедским отношениям. При контакте электрода со свариваемым металлом сварочный трансформатор просаживает питающую сеть, инвертор же просто уменьшает сварочный ток (напряжение на клеммах), плюс инвертор более работоспособен при низком напряжении сети.

Основные требования к источникам тока для сварки

Чтобы отвечать своему предназначению, источники тока должны удовлетворять определенным требованиям, к основным из которых относятся следующие:

• напряжение холостого хода должно обеспечивать зажигание дуги, но не быть выше значений, которые являются безопасными для сварщика;
• источники питания должны иметь устройства, регулирующие сварочный ток в необходимых пределах;
• сварочные аппараты должны иметь заданную внешнюю вольт-амперную характеристику, согласующуюся со статической вольт-амперной характеристикой сварочной дуги.

Дуга может возникать либо в случае пробоя газа (воздуха), либо в результате соприкосновения электродов с последующим их отведением на расстояние нескольких миллиметров. Первый способ (пробой воздуха) возможен только при больших напряжениях, например, при напряжении 1000В и зазоре между электродами в 1 мм. Такой способ возбуждения дуги обычно не применяется из-за опасности высокого напряжения. При питании дуги током высокого напряжения (более 3000В) и высокой частоты (150-250 кГц) можно получить пробой воздуха при зазоре между электродом и деталью до 10 мм. Такой способ зажигания дуги менее опасен для сварщика и его нередко используют.

Второй способ зажигания дуги требует разности потенциалов между электродом и изделием 40-60В, поэтому применяется чаще всего. Когда электрод соприкасается с изделием, создается замкнутая сварочная цепь. В момент, когда электрод отводится от изделия, электроны, которые находятся на нагретом от короткого замыкания катодном пятне, отрываются от атомов и электростатическим притяжением двигаются к аноду, образуя электрическую дугу. Дуга быстро стабилизируется (в течение микросекунды). Электроны, которые выходят из катодного пятна, ионизируют газовый промежуток и в нем появляется ток.

Скорость зажигания дуги зависит от характеристик источника питания, от силы тока в момент соприкосновения электрода с изделием, от времени их соприкосновения, от состава газового промежутка. На скорость возбуждения дуги влияет, в первую очередь, величина сварочного тока. Чем больше величина тока (при одном и том же диаметре электрода), тем большим становится величина сечения катодного пятна и тем большим будет ток в начале зажигания дуги. Большой электронный ток вызовет быструю ионизацию и переход к устойчивому дуговому разряду.

При уменьшении диаметра электрода (т.е. при увеличении плотности тока) время перехода к устойчивому дуговому разряду еще больше сокращается.

На скорость зажигания дуги влияют также полярность и род тока. При постоянном токе и обратной полярности (т.е. плюс источника тока подключается к электроду) скорость возбуждения дуги выше, чем при переменном токе. Для переменного тока напряжение зажигания должно быть не менее 50-55В, для постоянного тока - не менее 30-35В. Для трансформаторов, которые рассчитаны на сварочный ток 2000А, напряжение холостого хода не должно превышать 80В.

Повторные зажигания сварочной дуги после ее угасания из-за коротких замыканий каплями электродного металла будут возникать самопроизвольно, если температура торца электрода будет достаточно высокой.

Внешняя вольт-амперная характеристика источника представляет собой зависимость напряжения на клеммах и тока.

На схеме источник имеет постоянную электродвижущую силу (Еи) и внутреннее сопротивление (Zи), состоящее из активной (Rи) и индуктивной (Xи) составляющих. На внешних зажимах источника имеем напряжение (Uи). В цепи "источник-дуга" идет сварочный ток (Iд), одинаковый для дуги и источника. Нагрузкой источника является дуга с активным сопротивлением (Rд), падение напряжения на ней Uд=I Rд.

Уравнение для напряжения на внешних зажимах источника получается следующее: Uи = Eи - Iд Zи.

Источник может работать в одном из трех режимов: холостой ход, нагрузка, короткое замыкание. При холостом ходе дуга не горит, ток отсутствует (Iд=0). В этом случае напряжение источника, называемое напряжением холостого хода, имеет максимальное значение: Uи = Eи.

При нагрузке по дуге и источнику идет ток (Iд), а напряжение (Uи) ниже, чем при холостом ходе, на величину падения напряжения внутри источника (Iд Zи).

При коротком замыкании Uд=0, поэтому и напряжение на клеммах источника Uи=0. Ток короткого замыкания Iк=Eи/Zи.

Экспериментально внешняя характеристика источника снимается измерением напряжения (Uи) и тока (Iд) при плавном изменении сопротивления нагрузки (Rд), при этом дуга имитируется линейным активным сопротивлением - балластным реостатом.

Графическое представление полученной зависимости и есть внешняя статическая вольт-амперная характеристика источника. При уменьшении сопротивления нагрузки увеличивается ток и снижается напряжение источника. Таким образом, в общем случае внешняя статическая характеристика источника - падающая.

Бывают сварочные аппараты с крутопадающими, пологопадающими, жесткими и даже возрастающими вольт-амперными характеристиками. Есть и универсальные сварочные аппараты, характеристики которых могут быть крутопадающими и жесткими.

Внешние вольт-амперные характеристики сварочных аппаратов: 1 - крутопадающая, 2 - пологопадающая, 3 - жесткая, 4 - возрастающая.

Например, обычный трансформатор (с нормальным рассеянием) имеет жесткую характеристику, а возрастающая характеристика достигается путем обратной связи, когда с ростом тока электроника увеличивает напряжение источника.

При ручной дуговой сварке применяются сварочные аппараты с крутопадающей характеристикой.

Сварочная дуга тоже имеет вольт-амперную характеристику.

Сперва с увеличением тока напряжение резко падает, так как увеличивается площадь сечения столба дуги и его электропроводность. Затем с увеличением тока напряжение почти не изменяется, так как площадь сечения столба дуги увеличивается пропорционально току. Потом с увеличением тока напряжение возрастает, так как площадь катодного пятна не увеличивается из-за ограниченного сечения электрода.

При увеличении длины дуги вольт-амперная характеристика смещается вверх. Изменение диаметра электрода отражается на положении границы между жестким и возрастающим участками характеристики. Чем больше диаметр, тем при большем токе произойдет заполнение торца электрода катодным пятном, при этом возрастающий участок сместится вправо (на рисунке ниже показано пунктирной линией).

Стабильное горение дуги возможно при условии, если напряжение дуги равно напряжению на внешних зажимах источника питания. Графически это выражается в том, что характеристика сварочной дуги пересекается с характеристикой источника питания. На рисунке ниже показаны три характеристики дуги различной длины - L 1 , L 2 , L 3 (L 2 >L 1 >L 3) и крутопадающая характеристика источника питания.

Пересечение вольт-амперных характеристик источника и дуги (L 2 >L 1 >L 3).

Точки (A), (B), (C) выражают зоны устойчивого горения дуги при разной её длине. Видно, что чем больше будет наклон характеристики источника, тем меньше будет изменение сварочного тока при колебании длины дуги. А ведь длина дуги поддерживается в процессе горения вручную, потому не может быть стабильной. Вот почему только при крутопадающей характеристике трансформатора колебания кончика электрода в руках сварщика будут не сильно сказываться на стабильности горения дуги и качестве сварки.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Существует 50 видов сварки. Пока мы пишем этот материал, может быть, это число увеличивается. Охватить полную классификацию в одной статье сложно и глупо, потому давайте разберемся хотя бы с 4 основными видами сварки металлов.

Какая бывает сварка? Основные виды

Ручная дуговая

Газовая

Полуавтоматическая

Сварка позволяет соединять детали между собой плотным или точечным швом. Выбор способа влияет на качество, аккуратность шва и стоимость работы. ГОСТы по сварочным работам описывают обозначение по международным стандартам приборов и материалов для контроля качества.

Виды сварки

Вид	Принцип работы
Электрическая (электродуговая) под флюсом	Сварочная дуга прогорает между сварочным материалом и электродной проволокой под слоем сыпучих флюсов. За счет теплоты дуги плавятся свариваемые поверхности и проволока с флюсом.
Термитная	Изделия размещают в огнеустойчивом контейнере, а в верхнюю штробу, где есть шов, насыпают порошок (термит). При 2000° плавится металл, который заполняет шов. Этот шов потом и сваривают.
Ультразвуковая	Воздействие колебаний (ультразвуковых частот), вызванных механическим способом, на деталь, которую нужно сварить.
Холодная	Слитие кристаллов под высоким давлением.
Электрошлаковая	Под флюсом появляется сварочная дуга. Флюс плавится и возникает электропроводной шлак, который имеет большое омическое сопротивление. За счет последнего и свариваются металлы. Плюс: не нужно пользоваться термической обработкой; экономия флюса. Минус: возможные деформации.
Контактная	Металлы нагреваются, проходят через электрический ток и деформируются. Контактной сваркой пользуются в машиностроении при серийном производстве деталей.
Плазменная	Нестандартная технология сваривания. Происходит нагрев перемещаемой дуги, которая за счет этого необычного свойства резко повышает температуру. Самым удобным видом сварки по алюминию считают плазменную, так как при ней температура гораздо ниже, чем при газовой. Это значит, что она практически не будет деформировать алюминиевую деталь.

Все модели и виды аппаратов, которые получили сертификат от НАКС, могут использоваться. Ниже приводим несколько обозначений аббревиатур .

1. МП – механизированная сварка плавящимся электродом;
2. МАДП — механизированная аргонодуговая сварка плавящимся электродом;
3. ЗН — сварка с закладными нагревателями;
4. РД — ручная дуговая сварка покрытыми электродами;
5. АФ — автоматическая сварка под флюсом;
6. МАДПН — механизированная аргонодуговая наплавка плавящимся электродом.

Ручной дуговой вид

Сварка производится штучными электродами, которые постепенно плавятся, и оставляют за собой скрепляющий шов. Между поверхностью металла и электродом делают нужное расстояние для его расплавки.

Это и называется дугой, которая выдерживает расстояние около трех миллиметров. Оно со временем уменьшается, поэтому начинающим сварщика тяжело удерживать одинаковый зазор.

При сварке нескольких предметов сначала осуществляют их точечное скрепление, чтобы они не разъехались, иначе сварка будет неравномерной, а шов растянется — с одной стороны он будет установленного размера, а с другой — шире.

ВАЖНО! Неравномерная сварка может стать причиной прожигания металла насквозь.

Сваривая между собой пластины толщиной более двух мм, обязательно нужно сделать между ними небольшой зазор. Электрод держать под углом 45°. Это обеспечит сварке выход шлаков наружу. Чем его угол будет прямее, тем вероятнее сквозной прожиг металла.

Перед началом сварки электрод нужно поднести максимально близко к месту нанесения шва. Если этого не сделать, можно потерять место сварки при надевании сварочной маски.

Скрепляя две поверхности, надо расплавить край первой и второй. Помните, что электрод тоже плавится. Смешиваем расплавленные края сваривающихся поверхностей и электрода. Для этого нужно делать небольшие движения влево и вправо.

Если электрод вести прямо, то плавиться будет только одна часть поверхности, а значит шов будет ненадежным.

Такой способ часто используют в железобетонных сооружениях (сварки арматуры), при монтаже забора и ворот, в разных видах сварки труб.

ВАЖНО! Если работы происходят на высоте или просто кабель у держателя очень длинный, то он будет тянуть, а это может мешать наложению правильного шва. Для этого следует держать его в другой руке или повесить на крючок.

Полуавтоматическая сварка

Плюсы ПС (по сравнению с ручной или дуговой):

1. универсальность — можно варить как конструкционную и нержавеющую сталь, так и другие металлы (чугун, алюминий);
2. простота обучения — можно быстро обучиться, как работать с типом сварки;
3. можно применять для тонких металлов;
4. высокая скорость работы;
5. удобство — шлак не мешает видеть результат работы: мастер видит, как плавится металл и может менять настройки.

Для работы с этим видом сварки понадобится источник тока (или сам аппарат), специальная проволока и защитный газ.

ВАЖНО! Выбирая электродную проволоку, нужно следить за тем, чтобы она была близкой по химическому составу к свариваемому металлу или превосходить его по свойствам, чтобы получить качественный шов.

Мы рекомендуем проволоку для сварки стали СТ-3 08Г2С диаметром от 0.6 до 1.2 мм.

Для работы с металлом толщиной от 1 до 4 мм подходит проволока с сечением 0.8 мм. Для больших толщин металла следует выбирать проволоку 1 или 1.2 мм.

ВАЖНО! Сварка без газа запрещена, если только не используется специальная флюсовая проволока. Тогда защитный газ образуется при плавлении и сгорании специального порошкового состава.

Разрешается использование газа как чистого СО2, так и смешанного СО2+Ar (углекислый газ и аргон). Чистый углекислый газ является самым дешевым и доступным.

Минусы: сильное разбрызгивание металла, не очень красивый вид шва.

Регулируя индуктивность, с такой сваркой можно менять качество проплавки и ширины шва. Если ее уменьшить, дуга будет холоднее. Результат работы — тонкий шов и глубокое проплавление. Увеличивая индуктивность, дуга становится горячее, получается гладкий широкий шов и менее глубокое проплавление.

Сваривая металл, горелку нужно удерживать под 60° к плоскости шва, а расстояние от сопла до сварочной поверхности 7-20 мм.

Перед началом процесса сварки нужно откусывать кончик проволоки, торчащей из сопла, потому что на нем образуется шарик, который плохо проводит ток. При сваривании поверхностей необходимо их зачищать от краски или ржавчины.

ВАЖНО! Если при работе слышны отчетливые щелчки, значит на сварочном аппарате выставлено высокое значение сварочного напряжения либо недостаточная скорость подачи проволоки. При большой скорости подачи проволока не будет успевать плавиться.

Нанесение различных швов требует настроек аппарата. Сваривание тонких металлов происходит точечное. Нельзя варить непрерывным швом, чтобы избежать коробления.

Газовая сварка

В комплект газосварочного оборудования входят:

1. рукав кислородный первой категории для подачи ацетилена под давлением 0,63 МПа ;
2. рукав кислородный третьей категории для подачи кислорода под давлением до 2 МПа ;

Перед применением нужно очистить металл от ржавчины и краски. Установка давления на ацетиленовом баллоне производится при помощи открытия винта баллона против часовой стрелки. Регулировочный винт ввинчивают по часовой стрелке, смотрят на манометр.

Его рабочее давление составляет 0,2 МПа. Для установки давления на кислородном баллоне необходимо открыть винтель против часовой стрелки. Потом ввинчивают регулировочный винт по часовой стрелке в редуктор и смотрят на его манометр. Давление должно составлять 0,5 МПа.

Для установки рабочего пламени на газовой горелке необходимо открыть винтиль ацетилена, потом зажечь пламя. Следить за тем, чтобы огонь не отрывался от кончика газовой горелки. После этого отрегулировать его винтелем с кислородом.

Пламя должно представлять ядро, восстановительную зону и факел.

Чтобы сделать сварочную ванну, нужно расположить горелку на 90° к основному металлу. Расстояние между ядром пламени и поверхностью должно составлять 1,3 мм.

Как и в предыдущих случаях, горелку нужно перемещать влево и вправо для расплавления краев свариваемых поверхностей.

После того как металл разогрелся и сварочная ванна готова, горелку располагаем под углом 45° и подаем присадочный пруток. Подавать его можно каплеобразно либо так, чтобы он постоянно находился в сварочной ванне. При этом делать легкие движения влево и вправо.

Требования по сварочному шву

Он должен быть плотным, а чешуйки равномерными. Ширина 5-6 мм, высота 1-2 мм. После окончания работы газовая горелка закрывается: сначала ацетиленовый винтель, потом после продувки горелки — кислородный.

Баллоны закрываются поочередно. Сначала ацетиленовый. На нем закрываем винтель, потом выкручиваем регулировочный винт из редуктора. Кислородный закрывается аналогично.

После закрытия баллонов необходимо спустить остаточное давление с рукавов. Открываются винтели на горелке: сначала ацетиленовый, потом кислородный. На манометрах обоих баллонов будет видно, как давление падает. После выхода оставшегося давления закрываем.

Техника безопасности при работе с газовой сваркой

• лучше выбирать шланги 3 класса. Они выдерживают давление до 40 атмосфер;
• на штуцерах крепление должно осуществляться при помощи хомутов, но никак не проволоки;
• на шланги, редукторы и горелки устанавливаются огнепреградительные клапаны: они не дают пламени пройти внутри шланга и попасть в баллон, тем самым предотвращают взрыв газа;
• если вдруг начала плавиться горелка, не нужно ее бросать и убегать — возле нее нужно согнуть и пережать рукой шланги, а потом закрыть винтели на горелке; если не успели, то на баллоне.

Аргонная сварка

Применяется для соединения цветных металлов или легированной стали.

Состоит из:

1. сварочного аппарата для работы от переменного или постоянного тока;
2. баллон с аргоном;
3. расходомер и регулятор расхода газа;
4. горелка с регулятором и воздушным охлаждением;
5. шланг для инертного газа;
6. редуктор;
7. пруты вольфрама (постоянного тока и универсальные).

Перед сваркой пруты вольфрама затачиваются так, чтобы риски располагались вертикально, а не горизонтально. Потом его вставляют в горелку и закрывают соплом. Под каждый металл идет сопло необходимого номера.

ВАЖНО! Стандартного баллона с газом хватает приблизительно на 14 часов с расходом 7 л/мин. Перед началом сварки поверхность металла зачищается и обезжиривается ацетоном или растворителем.

Для работы с разными металлами, в том числе и по толщине, устанавливаются разные дуги — ровная, средняя и высокочастотный пульс. Он дает возможность работать на тонких материалах, потому что дуга идет с прерыванием и не прожигает их.

При сваривании подается присадочная проволока. Сварка происходит таким же способом, как и предыдущие. Путем наплавки краев сваривающихся металлов и вваривания проволоки в зазор между ними.

Нельзя забывать, что электрод в горелке всегда находится под напряжением, поэтому обращаться с ним нужно аккуратно.

Модель	Описание
	Предназначен для дугового сваривания. Небольшие габариты (56х42 см) и вес (5,2 кг). Работает с электродами, у которых поперечник 4 мм.
	Инвертор весом 5,87 кг. Работает с электродами, у которых поперечник 1.6-5 мм. IGBT технология, с помощью которой увеличивается КПД агрегата.
	Система Antistick, которая самостоятельно снижает ток при залипании электрода к металлу.
	Предназначен для наплавки и дуговой сварки. Плюс: при сварочных работах металл практически не разбрызгивается.
	Расход электричества почти на 30 процентов меньше, по сравнению с аналогами.
	Автоматическая защита от перегрузок, аккуратной шов. КПД 85 %.

За счет своих PFC технологий может работать при напряжении 100 В, что очень удобно в дачных условиях. Отлично справляется с электродуговой сваркой, есть возможность подключения к генератору. За счет уменьшения электромагнитного поля расход электричества уменьшается почти на 30%.

Стоит обратить внимание и на модель , у которой есть функция “горячего старта” (можно включить в сеть и сразу приступать к работе) и функция антизалипания электродов в металле. Прибор может работать при напряжении 170 В.