Дугове зварювання широко застосовується, адже завдяки цій технології з'явилася можливість робити нероз'ємне з'єднання металевих деталей, а міцність шва при цьому така ж, як і у масиву матеріалу. Ця обставина обумовлена безперервністю утворених структур і молекулярними зчепленнями між деталями.
електрична дуга
Температуру в тисячі градусів Цельсія забезпечує електрична дуга, по суті є коротким замиканням між двома електродами, розташованими досить близько одна від одної. Напруга, яка подається на електроди, збільшується, поки не буде пробою повітря, що є ізолятором.
Пробій - емісія електронів катода. Розігріваються струмом електрони виходять і прямують до іонізованим атомам анода. Потім з'являється розряд, іонізується повітря зазору, утворюється плазма, знижується опір повітряного прошарку, ток посилюється, дуга розігрівається, і ставши провідником замикає ланцюг. Процес отримав назву «розпал» дуги. Стабілізується дуга шляхом встановлення необхідної відстані між електродами і підтриманням характеристик енергопостачання.
зварювання металів
Вибір хорошого електрода і способу зварювання вкрай важливий, тому що від нього залежить, чи будуть його механічні властивості аналогічні властивостям основного металу.
Зварювальний ванна повинна бути захищеною від впливу повітря для виключення окислення металу. З цією метою в робочій зоні створюється особливе середовище, що досягається двома способами:
- Технологія MIG-MAG, коли аргон, гелій або CO2 подається зі спеціального балона.
- Спалювання обмазки електрода і освіту при цьому захисного шлакового або шлакогазового «купола».
У процесі горіння електродні покриття зв'язують і виводять з шва кисень. До того ж речовини, що містяться в них, допомагають іонізувати дугу, рафінують і легируют метал шва.
У плані стабільності електропостачання зварювання - процес досить примхливий, адже необхідний температурний режим знаходиться в прямій залежності від параметрів струму. Повинна бути забезпечена стійкість електричної дуги. Лише стабільна дуга запобіжить появи дефектів шва, особливо при запалюванні і загасання.
Чим зварюються деталі масивніше, тим глибшим має бути плавлення, більшого діаметра застосовується електрод, більше сили і потужності потрібно для роботи. Визначити силу струму оператор часто може лише досвідченим шляхом, часом її регулюють в процесі зварювання, а іноді жорстко фіксують. Горіння дуги від джерела постійного струму стабільніше, без переривань.
При споживанні постійного струму відсутня полярність, утворюється менша кількість бризок металу, а шов виходить якісніше. Сварка зі змінним струмом трохи складніше, тому що для підтримки дуги робітник повинен мати серйозні навички, високої якості зварювання в цьому випадку домогтися складно. Змінним струмом рекомендується варити алюміній і його сплави.
Різні види апаратів для зварювання мають різні технічні особливості, свої плюси і мінуси.
Інвертори: мінуси і плюси
Це наймолодші зварювальні апарати, їх серійне виробництво було налагоджено лише в 1980-х роках. Випрямлячі з транзисторним інвертором. У цих джерелах електрику багаторазово змінює характеристики. Коли струм пропускається через напівпровідник, то випрямляється, а потім спеціальний фільтр згладжує його. Постійний стандартної мережевої частоти 50 Гц перетворюється на змінний знову, але вже з частотою в десятки кілогерц.
Після частотного инвертирования ток йде на мініатюрний трансформатор, де зменшується його напруга і збільшується сила. Потім свою роботу починає виконувати високочастотний фільтр і випрямляч - постійний струм подається на електроди для освіти дуги.
Збільшення частоти струму - головне досягнення інвертора. До плюсів відноситься також:
Високий ККД (85-95%).- Можливість живлення від звичайної розетки.
- Великий період безперервної роботи.
- Широкий діапазон значень сили струму.
- Плавне регулювання струму і напруги.
- Режим роботи контролюється мікропроцесорами і керуючими схемами.
- Захист від перепадів напруги.
- Якісний зварений шов.
- Можливість з'єднання матеріалів, ніяк не піддаються зварюванні.
- Підвищена електрична безпеку.
Недоліки інверторів:
- Висока вартість.
- Погана реакція на проникнення пилу в корпус.
- Електроніка чутлива до вологи та холоду, що може привести до появи конденсату.
- Імовірність появи в основній мережі перешкод.
зварювальні трансформатори
На сьогодні це найпоширеніші зварювальні апарати, відносно недорогі і прості за конструкцією, надійні. Перетворення електроенергії здійснюється силовим трансформатором стандартної частоти 50 Гц. Струм налаштовується механічним регулюванням магнітного потоку в складеному сердечнику. Від мережі харчується первинна обмотка, намагнічується сердечник, і на вторинній обмотці індукується змінний струм меншої напруги (50-90 В) і більшої сили (100-200 А), він формує дугу. Чим менше витків на котушках вторинної обмотки, тим менше напруга і більше сила струму.
переваги:
- Низька вартість (в два-три рази дешевше інверторів).
- Простота конструкції.
- Ремонтопридатність.
- Надійність.
недоліки:
- Велика вага і габарити.
- Через змінного струму складно отримати високоякісний шов.
- Труднощі утримування дуги.
- Порівняно невисокий ККД (не більше 80%).
- Неможливість підключення до внутрішньобудинкової мережі.
зварювальні випрямлячі
Мережевий ток в цих апаратах не змінює частоти і індукується на обмотках зі зниженням напруги. Після перетворення проходить ще через блок селенових або кремнієвих випрямлячів. На електроди йде постійний струм. Завдяки цьому електрична дуга дуже стійка, без істотних переривань і стрибків.
У більшості випадків потрібне охолоджування вентиляторами. Часто пристрої мають додаткові дроселі, що дозволяють поліпшити характеристики вихідного струму, який згладжується і фільтрується. У комплекті з випрямлячами може бути захисна, вимірювальна і пускорегулююча апаратура. Тут важлива стабільність температури і струму, тому встановлюються вітрові реле, термостати, плавкі запобіжники, автомати. Найбільш поширені випрямлячі на три фази.
Переваги зварювальних випрямлячів:
- Високоякісний шов.
- Легкість підтримки дуги.
- Мінімальна розбризкування матеріалу присадки.
- Велика глибина плавлення.
- Менші габарити і вага в порівнянні з трансформаторами змінного струму.
- Можливість зварювання чавуну, кольорових металів, теплостійких сталей.
недоліки:
Висока вартість.- Необхідність уважного спостереження за станом системи охолодження.
- Відсутність в більшості випадків можливості харчування від побутової мережі.
- ККД менше, ніж у інвертора.
- Щодо складна конструкція.
Напівавтомати: характеристика
Зварювальний дріт за допомогою спеціального механізму подається в робочу зону, де в активному газі розплавляється і направляється в зварювальну ванну. Газ витісняє повітря близько зварювальної ванни, захищає шов від кисню. Застосовується з цією метою вуглекислий газ, аргон, гелій, комбінації цих газів. З використанням флюсового дроту газ можна не подавати в робочу зону.
плюси:
- Легкість зварювання тонколистових деталей.
- Якість шва, можливість отримання «короткого шва».
- Широкий спектр зварювальних матеріалів.
- Висока продуктивність.
- Великий розкид налаштувань і регулювань.
мінуси:
- Висока ціна.
- Висока вартість витратних матеріалів.
- Необхідно застосування балонів або підключення до спеціальної мережі.
- Складність роботи на вулиці, де газове середовище потрібно захищати від здування.
вибір моделі
Напруга мережі. Буває одно- або трифазним. Для непромислового застосування рекомендується апарат на 220 В або універсальна машина «220/380». Більшість апаратів можуть вийти з ладу або перестати варити через перепади напруги. У зв'язку з цим інвертори комплектуються захистом від стрибків напруги. У побутових агрегатів діапазон ширше на 10-15%, а професійним моделям потрібна напруга 165-270 В.
Напруга холостого ходу. Ця характеристика визначає здатність апарату розпалювати електричну дугу і підтримувати її горіння. Щоб дуга збудилася, напруга повинна бути приблизно в 1, 5-2, 5 рази більше напруги стабільного горіння електричної дуги.
Потужність. У паспортах часто вказується максимальна потужність джерела живлення зварювального апарату, відповідна максимальних навантажень на мережу. Якщо одиниці виміру кВт, значить, йдеться про активну потужності, якщо кВА - про повну потужності, яка зазвичай вище через поправочний коефіцієнт.
Реальна потужність визначається силою струму, яку здатний видати апарат. Цей показник і визначає товщину металу, що зварюється і максимальний діаметр електрода.
Клас захисту. У паспорті повинен бути 2-ціферний код IP Індекс середньостатистичних джерел живлення для зварювання - IP21-IP23. Двійка каже, що всередину корпусу не проникнуть предмети товщиною більше 12 мм. Друга цифра говорить про захист від вологи - 1 - означає, що краплі води, вертикально падаючі на кожух, шкоди не завдадуть; 3 означає, що навіть під кутом 60 ° вода в корпус апарата не проникне. Але варити під дощем заборонено!
Діапазон температур. Згідно ГОСТ, ручне зварювання може здійснюватися при температурі -40-40 ° C. Однак не всі зварювальні апарати вдається пустити в роботу при температурі нижче нуля градусів. Найчастіше проблеми виникають з інверторами, в яких при мінусовій температурі просто зігрітися сигналізатор перевантаження, і зварювальний апарат вимикається.
Робота від генератора. Ця функція пригождается для роботи в польових умовах. Не всі апарати можуть харчуватися від побутових генераторів з ДВС.
Багато джерел живлення полегшують утримання дуги: «Антіпріліпаніе на виключенні», «Гарячий старт», «Форсування дуги», «Розпалювання на підйомі». Корисно звернути увагу на індикацію параметрів, функціональність, широту робочих регулювань, захист від перевантажень, якість маркування, електробезпека, комплектність, ергономіку, ремонтопридатність. Рекомендується придбати апарат з максимумом технічних характеристик в паспорті, а паспорт рекомендується купити російською мовою.