Изучаем основные виды сварки. Изучаем виды сварочных аппаратов

Вкратце рассмотрим принцип работы инвертора. Переменный ток подается на выпрямитель, превращается в ток постоянного напряжения, далее переходит на устройство, преобразующее постоянный ток обратно в переменный, но уже с заданными характеристиками частоты и силы тока.

Главное отличие инвертора от трансформаторного аппарата это возможность регулировки сварочного тока в широком диапазоне и поддержание режима работы в случае незначительных колебаний напряжения в сети, от чего зависит устойчивость в дуги и как следствие, качество сварного шва.

Числовые параметры сварочных инверторных аппаратов

Сварочный ток

Сварочный ток измеряется всегда в амперах (А). Для сварочного аппарата инверторного типа важен диапазон между максимальным и минимальным токами.

Для сварки массивных заготовок толщиной более 5 мм необходимо обратить внимание на параметр максимального сварочного тока Imax.

Для сварки тонкого металла, наоборот, стоит обратить внимание на минимальный сварочный ток Imin. Чем этот показатель меньше, тем меньшей толщины металл можно сваривать.

Если нужно купить инверторный сварочный аппарат с широкими возможностями на все случаи жизни, то следует выбирать аппарат, у которого диапазон сварочного тока будет довольно широкий, например от 15 до 250 А.

В технических характеристиках сварочных аппаратов иногда пишут диаметр электродов, который можно использовать с конкретным инвертором. Этот показатель второстепенный, так как диаметр электрода зависит от величины сварочного тока.

Это тесно связанные параметры, и по указанному сварочному току всегда можно понять, какие электроды следует использовать.

Степень защиты (IP)

Имеется в виду степень защиты от влаги. Например, IP21 - это электробезопасность при прямом дожде, IР23 - защита от косого дождя. Уточнить эти параметры можно по специальным таблицам.

Чем выше этот параметр, тем лучше . Но по технике безопасности под дождем сварочные работы выполнять нельзя, поэтому на практическую эксплуатацию инвертора этот параметр влияет мало.

Потребляемая мощность

Потребляемая мощность измеряется в киловаттах и имеет принципиальное значение там, где с мощностью могут быть проблемы. Например, бытовая электрическая сеть позволяет получать мощность 2,2 кВт. В садовых товариществах бывает, что допустимая мощность на участок составляет всего 1,5 кВт или даже меньше.

Аппарат подходит для работ в городе на открытом воздухе

Для выполнения сварочных работ в городе или еще где-то, где проблем с мощностью электрической сети нет, этот параметр не так актуален.

Обзор бюджетных сварочных аппаратов – самые популярные инверторы прошлого года. Подробности в этом видео.

ПВ, ПН, НПР (продолжительность включения, продолжительность нагружения, непрерывная продолжительность работы).

Это разные обозначения одного и того же параметра, который показывает в процентах, какое количество времени сварочный аппарат может работать и сколько ему необходимо простаивать (для остывания).

Правила работы на сварочном аппарате таковы, если взять цикл за 100%, то ПВ = 60% означает, что 60% времени инвертор может работать, а 40% ему нужно «отдыхать». Циклы бывают 5 и 10 – минутные, и желательно, чтобы в технических характеристиках также было указано, какой именно цикл имеется в виду.

Например, если при цикле 10 минут время непрерывной работы составляет 60%, то 6 минут можно работать, а 4 минуты сварочный аппарат должен простаивать и остывать. Обычно при разных токах эти проценты отличаются.

Видов сварочных аппаратов сегодня существует довольно много, так как это оборудование позволяет получить надежное соединение из металла. Данные работы используются как в быту, так и в промышленном производстве. Специалисты утверждают, что заменить подобную технологию практически невозможно. Конечно, существуют болтовые, анкерные, хомутовые и прочие соединения. Однако с помощью данных элементов проблема крепления решается только на определенный промежуток времени. Более того, бывают случаи, когда ни один из подобных методов применить не представляется возможным.

Разновидностей сварочного оборудования достаточно много. Сама по себе сварка была изобретена почти полтора столетия назад, в течение этого времени продукция, рассчитанная на проведение подобных работ, претерпела ряд довольно серьезных изменений. В свою очередь, это привело к выпуску новых изделий. На рынке можно найти целый ряд оборудования, которое может использоваться именно для проведения сварных работ:

• Трансформаторные изделия;
• Разного рода выпрямители;
• Инверторы;
• Генераторы;
• Изделия, предназначенные для полуавтоматической сварки.

В последнее время сварочные аппараты инверторного типа становятся все более и более популярными во многом благодаря своим эксплуатационным качествам. Немного от них отстают изделия, предназначенные для проведения сварных работ по полуавтоматической технологии.

Виды сварочных аппаратов трансформаторного типа существуют уже достаточно давно. Устройство данного изделия весьма простое, поэтому его можно собрать самостоятельно практически из подручных изделий. Все виды трансформаторов обладают единой схемой работы.

Принцип ее работы заключается в преобразовании переменного тока, обладающего высоким показателем напряжения, в ток более низкого напряжения, который будет иметь высокую частоту. Во многом благодаря данному качеству электрическая дуга устройства будет обеспечивать качественное расплавление металла заготовок, позволяя сформировать наиболее надежное соединение элементов.

Регулировка силы тока в устройстве данной конструкции будет осуществляться за счет перемещения катушки обмотки трансформатора по отношению к положению сердечника. В зависимости от того, как будет осуществляться настройка данного сварочного оборудования, его можно разделить на несколько основных типов:

• Тиристорная конструкция, оснащенная регуляцией фазового типа;
• Устройство, обладающее традиционным магнитным рассеиванием;
• Изделие, оснащенное оборудованием магнитного рассеивания повышенного вида.

Если разобрать трансформаторные сварочные аппараты, то будет понятно, что все они функционируют именно на базе переменного тока. К сожалению, подобная система приводит к тому, что электрическая дуга будет отличаться непостоянством, поэтому ее нужно будет постоянно поддерживать.

Как понятно из вышесказанного, главным отрицательным качеством данного оборудования является нестабильность дуги. Это влечет за собой следующие последствия: очень высокие показатели наличия газовых примесей и шлаковых вкраплений. Данные моменты не только в значительной степени снизят качество сварного соединения, но и станут причиной возникновения активного разбрызгивания расплавленного металла.

Еще одним минусом данного оборудования является слишком большая масса, чересчур большой расход электрического тока. Кроме того, трансформаторные сварочные аппараты отличаются серьезной чувствительностью к перепадам напряжения в сети. Однако несмотря на эти факторы такие изделия продолжают активно использоваться не только в бытовых условиях, но и в промышленном производстве.

Если посмотреть на трансформаторные сварочные аппараты в разобранном виде, то станет ясно, что наиболее простой конструкцией отличаются изделия с маркировкой ММА. Их степень функциональности не на высоте, однако они обладают достаточно хорошей устойчивостью по отношению к перепадам напряжения электрического тока.

Выпрямители для сварных работ

Данное устройство представляет собой источник питания, включающий в себя трансформатор, оснащенный регулирующей конструкцией. Кроме того, оно дополнительно снабжено выпрямительным блоком.

Если посмотреть на такой выпрямитель в разобранном виде, то станет понятно, что его принцип работы базируется на запитывании электрической дуги от постоянной сети. Образовывается такой ток в результате прохождения через специальную вторичную обмотку трансформатора, в дальнейшем он направляется в специальный блок выпрямления тока. Последний формируется на кремниевых или селеновых изделиях. Чтобы все характеристики были наиболее подходящими для проведения сварных работ, в конструкции бывает зачастую предусмотрен еще один дроссель.

Одним из наиболее выгодных положительных характеристик данного оборудования является стабильность дуги. Она отличается непрерывностью, что позволяет получить наиболее качественное сварное соединение. Пользоваться подобным оборудованием довольно легко, поэтому работать с ним сможет даже человек, только начавший постигать основы проведения сварки.

К другим преимуществам следует отнести следующие моменты:

• Благодаря использованию данного оборудования можно сваривать не только стальные заготовки, но и продукцию, выполненную из чугуна, цветных металлов и других элементов;
• При необходимости можно получить надежное сварное соединение сталей, принадлежащих к классу низколегированных или нержавеющих.

Стоит подобное оборудование не слишком дорого, поэтому его сможет себе позволить даже мастер, собирающийся проводить только домашние работы. В принципе, такую конструкцию можно отнести к универсальным, поэтому ею можно пользоваться не только в бытовых условиях, но и при проведении промышленных работ.

Инверторные аппараты

Как говорят опытные сварщики, сегодня одними из наиболее часто встречающихся конструкций, разработанных специально для проведения сварных работ, являются именно инверторные аппараты. Они очень мало весят и не слишком дорого стоят. Буквально несколько лет назад подобное оборудование считалось не слишком надежным из-за целого ряда отрицательных качеств, однако на сегодняшний день все подобные недостатки найдены и ликвидированы.

Разберем инверторную технологию: прежде всего, она не нуждается в использовании громоздкого трансформатора, что в значительной степени снижает массу аппарата, увеличивает качественные показатели сварочной электрической дуги. Более того, эта продукция отличается весьма высоким коэффициентом полезного действия, а надежная и постоянная дуга не допускает возникновения слишком большого количества брызг расплавленного металла в процессе проведения работ.

Сварочные аппараты инверторного вида включают в себя небольшой силовой трансформатор, благодаря которому осуществляется снижение напряжения в централизованной электрической сети до требуемых показателей. Кроме того, в конструкции предусмотрен блок специальных схем и стабилизатор, представляющий собой дроссель. Последний элемент используется для того, чтобы пульсация тока стала как можно меньше.

Электрический ток, идущий из питающей сети, сначала направляется на выпрямитель. После прохождения через него он становится не переменным, а постоянным, причем его частота становится значительно выше. После этого ток идет на незначительных размеров трансформатор, где он приобретает некоторые другие положительные эксплуатационные характеристики, затем он направляется на дугу, делая ее максимально стабильной и надежной.

Что можно сделать с помощью инвертора?

Настраивать данное оборудование можно в автоматическом режиме. Данный момент является очень удобным не только для профессиональных сварщиков, но и для начинающих работников или для людей, которые планируют освоить проведение подобных работ исключительно для себя.

Если немного разобраться в настройках данного оборудования, то с его помощью можно обеспечивать выполнение целого ряда специализированных задач. Еще одним немаловажным качеством этой продукции является отсутствие реакции на перепады напряжения, в том числе и на значительные его скачки. Сварочное соединение, получаемое в результате использования данной продукции, отличается превосходным качеством.

С помощью инвертора можно соединить между собой даже довольно тонкие листы стали. Коэффициент полезного действия данного оборудования никогда не опускается ниже 90%. Это весьма выгодно отличает его от трансформаторных устройств, показатель полезности которых зачастую не превышает 30%.

Благодаря инверторным устройствам можно сваривать между собой не только стальные заготовки, но и изделия, выполненные из цветных металлов, причем совершенно неважно, какой толщины будет продукция. Кроме того, разрешается использовать абсолютно любые электроды.

Функции

В инверторном сварочном аппарате предусмотрена специальная система, которая позволяет с легкостью осуществлять регулировку электрического тока, подающегося на дугу. Во многом за счет данной технологии можно использовать сварку по аргоновой технологии, которая подразумевает применение неплавящегося электрода.

Большинство инверторных сварочных аппаратов обладают такой функцией, как горячий старт. Она подразумевает, что электрическая дуга способна зажигаться даже при наиболее высоких показателях силы тока и напряжения. Имеется еще одна немаловажная функция – антизалипание.

Если происходит короткое замыкание или серьезный перепад напряжения в сети, то автоматика оборудования снижает сварочный ток вплоть до минимальных показателей. В случае возникновения подобной внештатной ситуации электрод не прилипнет к соединяемым заготовкам. В свою очередь, это позволит получить наиболее качественное сварное соединение.

Недостатки

Несмотря на все перечисленные положительные моменты, у инверторного сварочного оборудования имеются определенные отрицательные факторы. Прежде всего, данная продукция весьма негативно реагирует на воздействие пыли. Профессиональные сварщики рекомендуют минимум дважды в год снимать кожух аппарата и очищать его от грязи и пыли. Если же работать с оборудованием приходится в условиях стройки или в полевых условиях, то проводить подобную операцию желательно по мере накапливания загрязнений.

Инверторы не слишком хорошо реагируют на низкие температуры. В частности, бытовое оборудование не станет функционировать, если температура окружающей среды снизится до -15 или даже меньше. Максимальная длина кабеля, необходимого для проведения сварочных работ, должна составлять 2,5 метра.

Полуавтоматы

К промышленным сварочным аппаратам следует отнести полуавтоматическую продукцию. Во многом благодаря данным изделиям можно не только ускорить проведение всех работ, но и в конечном счете получить максимально высококачественное сварное соединение. Главным плюсом является создание сплошного шва, так как в данном случае используется специальная сварная проволока, что позволяет не менять электроды в процессе проведения работ. Данные изделия больше всего подходят для промышленности, так как в быту столь высокое качество сварных соединений зачастую ни к чему.

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

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

Классификация сварочных аппаратов.

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

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

Виды сварочных аппаратов следующие:

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

Трансформатор – ветеран пенсионного возраста

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

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

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

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

Сварочный трансформатор.

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

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

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

Положительные свойства сварочного трансформатора следующие:

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

Теперь сравним их с недостатками трансформатора:

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

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

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

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

Выпрямитель – настоящий компромисс

Выпрямитель для сварки.

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

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

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

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

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

Теперь преимущества выпрямителя по пунктам:

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

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

Там, где полуавтомат, там и аргон

Полуавтомат для сварки.

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

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

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

Вот какие части составляют конструкцию полуавтомата:

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

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

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

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

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

Полуавтомат с газовым баллоном.

Преимуществе полуавтоматов:

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

Ну а недостатков намного меньше:

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

И другие «мелкие» группы

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

Устройства для точечной сварки

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

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

Сварка электродом.

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

Аппараты для газовой резки и сварки

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

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

Устройства для плазменной сварки

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

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

Инвертор со своими фишками

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

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

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

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

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

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

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

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

Классификация инверторов

Инверторы подразделяются на виды в зависимости от разных критериев.

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

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

Инверторы MMA

MMA сварка.

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

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

Инверторы – полуавтоматы

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

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

В инертном облаке

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

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

Инверторы для плазменной сварки и резки

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

Как инверторы разделяются по своим функциям

Схема сварки в среде аргона.

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

Для быта

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

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

Профессиональные инверторы

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

Специализированные инверторы

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

Главные характеристики инверторных аппаратов

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

Характеристики инвертора.

Параметры для сварочного аппарата инверторного типа следующие:

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

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

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

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

Особенности работы инверторов

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

Сварочный аппарат.

Неисправности, встречающиеся во время работы с инвертором, следующие:

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

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

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

Как выбрать сварочный аппарат для дома

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

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

Выбираем домой трансформатор:

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

Если нужен выпрямитель:

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

Или все-таки инвертор?

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

На что обращаем внимание при его выборе домой?

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

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

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

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

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.

Чтобы разобраться в вопросе, как правильно выбрать сварочный аппарат, которым можно было бы работать в доме или на даче, необходимо рассмотреть все их виды и найти оптимальный вариант. Вопрос поднимается практически всеми владельцами дач и частных домов, потому что всегда на участке найдется работа для сварщика. А приглашать мастера и платить ему деньги за небольшой объем работы накладно. Поэтому стоит приобрести аппарат для сварки и научиться производить несложные сварочные операции, которые не требуют запредельной квалификации.

Название электросварка говорит само за себя, то есть, для соединения двух металлических элементов требуется электрический сварочный аппарат. Производители сегодня предлагают агрегаты, работающие от напряжения 220 или 380 вольт. Некоторые модели на выходе выдают постоянный ток, другие переменный.

Трансформаторы

Еще совсем недавно это был практически единственный аппарат, с помощью которого производилась сварка. Выдает он только переменный ток, при этом полярность агрегата в процессе сварки постоянно меняется, что очень неудобно. Это выражается тем, что сварочная электрическая дуга все время скачет. Поэтому ее тяжело контролировать, во время сварки получается огромное количество искр. Отсюда и низкое качество сварочного шва, поэтому такими сварочными аппаратами могли работать только профессионалы с большим опытом.

Использовали их для сварки только черных металлов. Конструкция трансформатора проста – это два трансформатора понижающего типа с возможностью настройки выходного тока. Правда, диапазон настроек мал, регулировка не самая тонкая. Зато ломался этот агрегат редко, да и его ремонт не сложен.

Большой минус – большой их вес. Даже самый маломощный прибор весит не меньше 50 кг. А что говорить о промышленных образцах, которые весили не меньше 100 кг. Еще один отрицательный момент – это проседание напряжения в питающей электрической сети, особенно когда производится розжиг электрода. Всем известно, что скачки напряжения негативно сказываются на современных бытовых приборах, напичканных электроникой. Поэтому сегодня сварочные трансформаторы – редкость в частных домах и на дачах. И даже если они у кого-то присутствуют, то практически не используются и держатся хозяевами на всякий случай.

Выпрямители

В принципе, это тот же сварочный трансформатор, в конструкцию которого установлен выпрямляющий блок. часто называют сварочными трансформаторами постоянного тока. На выходе у выпрямителей получается постоянный ток, что упрощает процесс сварки. Электрическая сварочная дуга получается стабильной, но опыт проведения работ все же необходим. Как и трансформатор, выпрямитель прост в конструкции, ломаться здесь, в принципе, нечему.

Из недостатков можно подчеркнуть:

• Большой вес;
• Мощность на выпрямляющем блоке теряется;
• Просадка напряжения во время розжига и в процессе работы;
• Напряжение скачет не только у хозяина агрегата, но и у соседей.
• Цена больше, чем у трансформатора.

Инверторы

Как только эти сварочные приборы появились в магазинах, подступиться к ним было невозможно. Слишком высокая была у них цена. Но со временем изменилась элементная база, а соответственно уменьшилась стоимость оборудования, а вместе с ней и вес агрегата. Современный сварочный аппарат для дома выдает силу тока 160-180 ампер, что дает возможность проводить сварку электродами диаметром до 4 мм. При этом вес прибора составляет 3 кг, это минимальный показатель.

К достоинствам этого типа сварочных аппаратов можно еще отнести:

• Стабильная дуга, которую легко контролировать.
• Простота использования: электрод не залипает, шов получается ровным и плотным.
• Аппарат не просаживает напряжение в сети, оно при работе агрегата не скачет.
• Широкий диапазон настройки режимов сварки. Инверторами можно сваривать металлические изделия разной толщины. Главное – правильно выставить на аппарате тот или иной режим.

Внимание! Есть одно условие, которое будет влиять на безопасность работы инверторами. Включать их можно в розетку с напряжением 220 вольт, в конструкции которой есть клемма заземления. Так как класс защиты сварочных инверторов IP21, то заземляться они могут через питающую сеть.

Если перед вами стоит вопрос, . Конечно, с ним высококлассным сварщиком вы станете не сразу, но много мелких сварочных операций вы сделаете на дачном участке своими руками.

Сварочные полуавтоматы

Так как разговор ведется о сварочных аппаратах для дома и дачи, то в эту категорию не входят. Чаще всего их используют в области малого бизнеса, а конкретнее, в мастерских по ремонту автомобилей.

В основе их конструкции лежит один из вышеописанных сварочных приборов, плюс блок, с помощью которого подается в автоматическом режиме сварочная проволока. Технология работы этими агрегатами основана на сварке в зоне защитных газов, что позволяет варить тонкие детали и изделия из цветных металлов.

Это идеальные сварочные агрегаты, с помощью которых можно толщиною до 0,8 мм. При этом шов получается ровным и красивым, листы не ведет, не коробит. Единственный недостаток – сварочное устройство этого типа не может варить толстые детали. Для этого придется приобретать аппарат с электродуговой сваркой.

Типы сварочных аппаратов рассмотрены, теперь можно перейти к выбору, чтобы определить лучший дачный или домашний сварной прибор.

Как выбрать сварочный аппарат для электросварки

В основе выбора лежит несколько ключевых параметров.

1. Напряжение питающей сети. Понятно, что это 220 или 380 вольт. Характеристика немаловажная, потому что все представленные выше типы сварочного оборудования, кроме инверторов, реагируют на качество напряжения в питающей сети. Если напряжение резко поднимается, срабатывает защитный блок, который отключает аппарат. При низком значении напряжения резко снижаются все сварочные параметры, что приводит к низкому качеству сварочного шва. И только инверторы могут спокойно работать в диапазоне 180-250 вольт без изменения своих параметров. Что касается сварочных приборов, работающих от трехфазной сети, то на дачах их практически не используют. Поэтому, если говорить о том, какой сварочный аппарат лучше для дома, то по показателю напряжения это инвертор.
2. Напряжение холостого хода. Это напряжение сварочного аппарата, когда он включен в сеть, но нагрузка на него не производится. Почему необходимо знать этот параметр? Все дело в том, что от него зависит легкость розжига электрода. И чем данное значение выше, тем процесс розжига проще, плюс увеличивается стабильность дуги. Данный показатель в современных сварочных аппаратах варьируется в пределах от 45 до 95 вольт. Опытные сварщики знают, что напряжение холостого хода влияет на выбор типа электродов. Если выбирается аппарат с низким напряжением, то рекомендуется приобретать для него электроды с рутиловым покрытием. Для электродов с основным покрытием лучше выбирать агрегат с высоким напряжением холостого хода.
3. Ток на выходе. Этот критерий выбора будет зависеть от того, какое количество времени аппарат будет работать. То есть, периодически или более-менее постоянно. Для большинства домашних работ подойдет сила тока 160-180 ампер. На таком токе, если использовать инвертор, можно варить электродами диаметром до 4 мм. Если появляется необходимость сваривать толстые детали из металла, то придется приобретать прибор, который выдает на выходе ток силой 190-250 ампер.
4. Диаметр электродов. В основном этот размерный показатель влияет на толщину свариваемых изделий. Чем толще металл, тем больше необходим диаметр электрода. Данная зависимость показана в таблице ниже.

И несколько общих рекомендаций, определяющих хороший сварочный аппарат для дома и дачи на 220 вольт. Многое будет зависеть от того, какие задачи вы предполагаете решать на участке. Если планируется варить детали из черного металла, то можно все это сделать с помощью дешевого трансформатора. Если предполагается сварка цветных металлов, нержавейки или стальных тонких конструкций, то лучше использовать полуавтомат. Инвертор хорошо себя показывает при сварке низколегированных или конструкционных сталей. Хотя необходимо отметить, что оборудование инверторного типа, кроме цветмета и нержавейки варит любые стальные конструкции.

В домашних условиях имеет значение размеры агрегата. Поэтому небольшие и легкие инверторы – оптимальный для этого вариант. Пониженное напряжение в сети, которое присутствует практически по всех загородных поселках, является причиной, по которой выбор отдается именно инверторам. Эти аппараты работают при напряжении 180 вольт, некоторые модели даже при 160 В.

Если вы – начинающий сварщик, то опять-таки свой выбор рекомендуется остановить на инверторах. Простота сварки – главный критерий работы прибора: электрод не залипает, розжиг дуги легкий, при приближении электрода к свариваемому металлу при высокой мощности инвертор тут же отключается. То есть, по всем позициям это на сегодняшний день идеальный для новичка сварочный агрегат.