Електрозварювання і типи зварювальних апаратів

1. фізика процесу
2. Зварювальний апарат трансформаторного типу
3. Зварювальний апарат інверторного типу
4. Зварювальний апарат на випрямлячі

Наши партнеры ArtmMisto

Електрозварювання - це спосіб скріплення між собою металевих виробів за допомогою їх нагрівання. Фізика процесу наочно представлена ​​на малюнку 1.

Як відомо, для міцного і надійного скріплення двох деталей потрібно великий тиск. Але за допомогою розплавлення поверхонь скріплюються виробів можна домогтися виникнення міжмолекулярних сил тяжіння, які і будуть утримувати деталі в зчепленні без застосування значних тисків. На цьому і ґрунтується принцип електрозварювання.

Великим її перевагою в порівнянні з іншими видами скріплення деталей є те, що матеріал шва такий же, як і матеріал виробів, а значить, конструкція виходить цілісною і має однаковими експлуатаційними характеристиками по всьому своїм обсягом.

Малюнок 1 - Процес електрозварювання

фізика процесу

Що б почати варити потрібно, під'єднати один кабель зварювального апарату до виробів, які будуть зчіплюватися, а інший дріт з електродом необхідно підносити до місця зварювання.

Світло, що випромінюється в процесі зварювання - це не що інше, як коронування в повітряному проміжку між електродом і виробом. У момент пробою створюється електричний замкнутий контур (малюнок 2): джерело живлення; електрод; зчіплюються деталі і джерело живлення - що і є причиною горіння електричної дуги.

Малюнок 2 - Замкнутий контур, що утворюється при зварюванні

Кут між електродом і електричною дугою має становити приблизно 80 градусів, але може бути іншим в залежності від специфіки деталей.

Для запалювання дуги можна використовувати періодичні постукування електродом за матеріалом деталі або його чірканьем по ній. У такі моменти виникає іскра, і температура в повітряному проміжку піднімається, відбувається пробій. У початковий момент дуга не стабільна. Необхідно регулювати величину електричного струму за допомогою зварювального апарату так, що б вона горіла без згасання.

Зварювальний апарат трансформаторного типу

Спочатку зварювальний апарат - це звичайнісінький понижуючий трансформатор, представлений на малюнку нижче.

Малюнок 3 - Електрична схема зварювального апарату трансформаторного типу

Як видно з рисунку 3, напруга, що надходить від мережі (220-380 В) перетворюється знижувальним трансформатором до нижчого значення для отримання достатньої величини електричного струму на електроді. Необхідне значення струму залежить від діаметрів перетинів електродів, що застосовуються при зварюванні. Орієнтовно, це 20-30А. на 1мм діаметруелектрода в перерізі.

Для отримання необхідної величини електричного струму використовується регулювання коефіцієнта трансформації зміною кількості витків або переміщенням сердечника трансформатора. За допомогою стабілізуючих, регулюючих пристроїв і фільтрів на вході і виході трансформатора ліквідуються миттєві перепади напруги, що необхідно для стабільного горіння дуги без згасання.

Такий апарат характеризується простотою свого виконання і довгою службою. Але існують певні ситуації, коли його комфортне використання важко. Наприклад, при нестабільній напрузі в мережі, коли воно не перевищує значень в 170В. електрозварювання стає неможливою. Так само у таких апаратів електрична дуга є змінною, а значить, дуже непостійна. Управлятися з таким звіром під силу тільки впевненим сварщикам з досвідом.

Зварювальний апарат інверторного типу

Зважаючи на розвиток напівпровідникової техніки, значно спрощує життя і в той же час поліпшує якість виконуваних робіт, зварювальний апарат зазнав деяких змін і перетворився в пристрій з досить складною внутрішньою архітектурою, що отримала назву зварювальний інвертор (Малюнок 4).

Малюнок 4 - Блок схема зварювального інвертора

Принцип дії такого апарату полягає в тому, що на випрямлячі відбувається перехід від змінної напруги до постійного. Після чого випрямленний сигнал надходить в інвертор, де знову зазнає перетворення, але вже у зворотний бік і знову стає змінним з більшою частотою. Таке перетворення дозволяє в подальшому використовувати високочастотний трансформатор значно менших габаритів в порівнянні з трансформаторами, розрахованими на 50 Гц.

Після трансформатора змінна напруга знову піддається випрямляння і в такому вигляді надходить на електрод. Сварка на постійному струмі більш стабільна, а значить, шов виходить куди якісніше, та й управлятися з таким апаратом значно простіше.

У зварювальному инвертор постійно ведеться нагляд за величиною струму і напруги, здійснюється його безперервне регулювання і фільтрація. Це робить можливим його плавне і точне зміна в широкому діапазоні значень.

Зварювальний апарат на випрямлячі

Вельми часто застосовуються зварювальні випрямлячі (малюнок 5). Даний клас пристроїв являє собою щось середнє між зварювальним трансформатором та зварювальним інвертором. Тут не відбувається переходу від стандартної частоти мережі до частот на порядок її великим. Однак на виході зварювального трансформатора є випрямний міст, що дозволяє здійснювати зварювання на постійному струмі.

Малюнок 5 - Зварювальний випрямляч

Розглянуті схеми не ілюструють всього різноманіття можливостей, реалізованих на сьогоднішній день. Кожен зварювальний апарат може похвалитися своєю родзинкою, а значить і змінами, внесеними в його внутрішню електричну архітектуру. Крім того розробники постійно доповнюють зварювальні апарати автоматикою, що дозволяє під час зварювання перестати хвилюватися про згасанні дуги і повністю віддатися процесу.