Класифікація зварювальних апаратів. Види і типи апаратів для зварювання.

1. ДЖЕРЕЛА ЗВАРЮВАЛЬНОГО СТРУМУ
2. Основні параметри ЗВАРЮВАЛЬНОГО АПАРАТУ
3. ВИДИ ЗВАРЮВАННЯ
4. ІНШІ МЕТОДИ І СПОСОБИ ЗВАРЮВАННЯ
5. ЗАХИСТ СВАРЩИКА

Наши партнеры ArtmMisto

Сварка як спосіб нероз'ємного з'єднання металів увійшла в наше життя трохи більше ста років тому, проте переоцінити її значення сьогодні неможливо. За допомогою зварювання виконується значна кількість різноманітних робіт в різних областях, від мікроелектроніки до виготовлення багатотонних конструкцій. Оскільки метали і сплави можуть мати різну форму, розмір та хімічний склад, розроблено безліч відповідних технологій, інструментів і пристосувань. Але основним методом давно і заслужено вважається електричне зварювання (а іноді і різка) металів, в першу чергу низьколегованих сталей. Серед достоїнств електрозварювання - швидке і надійне з'єднання матеріалів з мінімальними витратами. Однак при необхідності за допомогою зварювального апарату можна і розрізати метал, причому навіть у важкодоступних місцях, куди інший інструмент просто не подлезет. В останні десятиліття зварювальні апарати виготовляють із застосуванням електронних компонентів, що значно зменшило їх масу і габарити і дозволило ще більше розширити їх застосування в побуті.

Давайте ж розберемося які бувають види зварювальних апаратів і за якими ознаками їх розрізняють.

ДЖЕРЕЛА ЗВАРЮВАЛЬНОГО СТРУМУ

Це основна деталь будь-якого зварювального апарату, що перетворює напругу мережі в постійний або змінний струм із заданими параметрами. Види зварювальних апаратів за типом джерела струму класифікуються на:

Зварювальні трансформатори. Традиційний і в той же час конструктивно найпростіший джерело зварювального струму. Основним його вузлом є власне трансформатор, понижуючий мережеве напруга до зварювального. Регулюють силу струму різними методами, найпоширеніший з яких - зміна відстані між первинною і вторинною обмотками. Всі трансформатори мають одну загальну особливість - видають на виході змінний струм. Щоб варити за допомогою «трансу» кольорові метали або поліпшити стабільність горіння дуги, необхідно вводити в конструкцію додаткові важкі та громіздкі елементи, та й сам трансформатор важить пристойно. При цьому для виконання відповідальних робіт потрібні спеціальні електроди для змінного струму.

ККД трансформатора досить високий (до 90%), але частина енергії йде на нагрів. Для охолодження в сучасних моделях застосовують вентилятори також значної потужності: адже охолодити треба пристрій в кілька десятків, а то і сотень кілограмів вагою. В даний час цей вид джерел зварювального струму застосовується нечасто, але у трансформаторів, крім ККД, є ще два важливих переваги: ​​невисока ціна і довговічність, через які вони досі користуються попитом.

Зварювальні випрямлячі. Випрямлячами називають апарати, що перетворюють змінний струм в постійний. Вони складаються з понижувального трансформатора, випрямного (діодного) блоку, а також пристроїв регулювання, пуску і захисту. Така конструкція, хоча і складніше трансформатора, але забезпечує набагато більш стабільні вихідні характеристики зварювального струму і електричної дуги. Якість шва, зрештою, теж набагато вище. Ціна випрямлячів не сильно відрізняється від ціни трансформаторів, надійність також на висоті: ламатися в них практично нічому.

Основні недоліки такі ж, як у трансформатора - високий вага, складність роботи, сильна «осідання» напруги в мережі в процесі зварювання.

Інвертори. Це найбільш сучасний тип зварювального апарату. На відміну від звичайних зварювальних апаратів, у яких силовий трансформатор працює на частоті напруги 50 Гц, зварювальний інвертор використовує струм високої частоти (кілька десятків кілогерц). При цьому для передачі необхідної енергії потрібно трансформатор набагато менших розмірів і маси, а зварювання проходить при постійному струмі хорошої якості, що позначається і на якості шва. Звичайний зварювальний трансформатор на 160 А важить не менше 18 кг, а силовий трансформатор зварювального інвертора на 160 А важить не більше 300 грамів і за розмірами можна порівняти з пачкою сигарет, при цьому вага всього інвертора, з корпусом і всією електронікою, становить 3-7 кг . Інвертор складається з випрямляча, мережевого фільтра, перетворювача в змінну напругу високої частоти, зварювального трансформатора, ще одного випрямляча і керуючої схеми. Зварювальний інвертор має значно ширший, ніж у звичайного апарату, діапазон регулювання зварювального струму, що особливо важливо при зварюванні тонкими електродами. Ще один «плюс» - у інверторів, як правило, це регулювання набагато точніше і вихідні параметри набагато стабільніше, що значною мірою знижує підбір оптимального режиму роботи.

Усе інверторні апарати виробляються за однією з двох технологій - MOSFET або IGBT.

Технологія MOSFET була розроблена приблизно півстоліття тому, IGBT - більш сучасна і економічна - має безліч переваг в порівнянні з MOSFET. В Європі, де нормативи по енергоспоживанню посилюються з кожним роком, знайти в продажу MOSFET-інвертори вже неможливо. У нас вони поки зустрічаються досить часто. Інвертори MOSFET добре відпрацьовані, стоять зазвичай дешевше і, незважаючи на більшу вагу і габарити, все ще досить популярні, особливо для виконання простих робіт зі зварювання чорних металів. Виробництво компонентів MOSFET обходиться дешевше, але і потрібно їх більше: в инвертор на 200 А можна зустріти до 24 однакових силових транзисторів MOSFET і в рази меншу кількість транзисторів IGBT (зазвичай близько десятка). Інверторні апарати IGBT здатні працювати при значно більшій частоті (60-85 кГц), ніж MOSFET, що ще більш знижує вагу апарату. Температура спрацьовування термозахисту у IGBT-транзисторів складає близько 90 ° С проти 60 ° С у MOSFET, це безпосередньо впливає на тривалість безперервної роботи інвертора. Що стосується ремонтопридатності, тут думки «сервісменов» кардинально різняться. Деякі вважають, що компактний і має меншу кількість деталей і силових транзісторовінвертор лагодити простіше, інші - що більш ремонтопрігоден апарат, виконаний за технологією MOSFET, з більшими деталями та вільної компонуванням.

До того ж виробники випускають різні IGBT-апарати, часом зі складною компонуванням і важким доступом до окремих деталей. У будь-якому випадку, якщо дотримуватися думки «чим менше деталей - тим менша ймовірність поломки», слід звернути увагу на інвертори IGBT, до того ж за рахунок відмінних параметрів зварювального струму вони краще варять не тільки чорні метали, а й чавун, і нержавійку. Лідером производсва інверторних зварювальних апаратів є компанія Лінкольн Електрик (Lincoln Electric).

За рахунок використання в інверторах електронної системи управління за допомогою зворотних зв'язків, можна отримати вихідні характеристики, які підходять для будь-якого способу зварювання. Найбільш важливі функції Hot Start, Arc Force і Anti-Stick. На початку роботи електроніка забезпечує додатковий імпульс струму, що полегшує підпал дуги (функція Hot Start). якщо електрод занадто швидко наближається до деталі, функція Arc Force збільшує зварювальний струм, перешкоджаючи залипання. При залипання ток знижується або відключається, виключаючи можливість «приморозив» електрод (функція Anti-Stick).

В тій чи іншій мірі ці функції присутні у всіх инверторах, в більш дорогих моделях є можливість їх регулювання (наприклад, Hot Start при зварюванні тонких листів металу не потрібен, простіше його зменшити або зовсім відключити).

Недоліки у інверторів теж є, але такими їх назвати можна з великою натяжкою. Слід розрізняти використання інвертора в побуті або на виробництві.

Основний ворог електронних схем - волога і пил, особливо металева. Тому не рекомендується включати його в запилених приміщеннях і особливо працювати «болгаркою» поруч з включеним інвертором.

Зрозуміло, під час дощу роботи слід припиняти, це заборонено правилами техніки безпеки, і не тільки тому, що шкідливо для апарату. Професійні моделі краще захищені від пилу і вологи, а й коштують відповідно. У будь-якому випадку час від часу апарат потрібно відкривати і ретельно продувати стисненим повітрям.

Електроніка чутлива до якості струму, тому в схему інверторів включають різні елементи захисту: датчики перегріву, запобіжники, іноді - пристрої відключення при падінні напруги нижче допустимого рівня, втім, практично всі апарати можуть працювати при напрузі від 170 до 250 В. Для захисту від різкого стрибка напруги (вище 270 В) багато виробників встановлюють варистори ( «таблетки»), що розколюються при різкому підвищенні напруги. Після цього пошкоджений варістор слід замінити, цей ремонт простий і недорогий. Якщо планується автономна робота від електрогенератора, необхідно підбирати апарат з вбудованим компенсатором перепадів напруги мережі живлення. Про його наявності виробники попереджають окремо, без нього інвертор може швидко вийти з ладу.

Апарат не слід зберігати взимку в неопалюваному приміщенні - електроніка вимагає дбайливого ставлення.

Є і ще один «недолік»: працювати на трансформаторі або випрямлячі набагато складніше, ніж на инверторе, зате навчився працювати на «трансі» без проблем перейде на інвертор, а ось зворотний перехід набагато складніше - доведеться доучуватися.

Основні параметри ЗВАРЮВАЛЬНОГО АПАРАТУ

Дуже важливим параметром при роботі зварювального апарату, незалежно від його пристрою, є тривалість включення (ПВ) при різних значеннях зварювального струму. Тут у різних виробників різні методики вимірювань. В європейському стандарті EN 60974-1 береться до уваги тривалість зварювання при температурі 40 ° C до першої зупинки апарату від перегріву, і ПВ вираховується виходячи з відношення цього часу до 10-хвилинному робочого циклу. При більш наближених до реальності умовах за методикою італійської компанії Telwin (t = 20 ° C, робота з перервами) враховується в першу чергу кількість електродів, які можна використовувати за цей період часу. Зрозуміло, ПВ, розрахований по другій методиці, помітно вище і при виборі апарату треба уточнити, як саме його вважали. Втім, в процесі роботи рідко доводиться палити поспіль кілька електродів на повній потужності без перерви, і апарат з заявленим «європейським» ПВ в 10-20% буде працювати до відключення стільки ж, скільки з 60-80% -ним ПВ, розрахованим за « телвіновской »методикою.

Важливим параметром і першим, на що зазвичай звертають увагу, вважається діапазон зміни зварювального струму. Він побічно вказує на потужність апарату. Чим вона більше, тим більшого розміру електрод можна встановити і тим більше буде ПВ при роботі невеликими електродами при рівній силі струму. Для побутових цілей і роботи ходовим 3-міліметровим електродом всіх видів трансформаторів з лишком вистачає максимальної потужності в 150 А, для інверторів - і того менше, при цьому струмі вони спокійно варять «четвіркою». Слід враховувати, що на коробці з електродами зазвичай вказують рекомендовані струми при роботі з трансформаторами або випрямлячами, інвертор при таких токах вже може різати метал.

Ще один важливий параметр - струм холостого ходу. Він може знаходитися в межах 60-85 В: чим вище, тим простіше запалити дугу.

Деякі моделі зварювальних апаратів здатні функціонувати спільно з пристроями для зварювання аргоном, випускаються також моделі, що працюють в напівавтоматичному режимі (зварювання дротом). Для побутового застосування вони не дуже цікаві - подібні опції потрібні рідко, а вартість їх набагато вище, ніж у простих моделей. Але якщо планується робота на професійному рівні з різними видами металів і тонкими листами, ці функції будуть вельми корисні.

ВИДИ ЗВАРЮВАННЯ

Ручна дугова зварка плавиться (ММА). Це найбільш популярний вид зварювання, при якому роль електрода грає дріт, покрита обмазкою.

У процесі плавлення дріт з'єднує зварювані деталі, а обмазка (шлак) захищає зварювальну ванну від впливу кисню, також сприяючи поліпшенню характеристик дуги і якості шва. Найчастіше таким чином зварюють чорні метали, чавун і деякі види кольорових металів і сплавів, проте добитися хорошого з'єднання в останньому випадку досить важко: легкоплавкі компоненти сплавів вигорають, і з'єднання виходить не дуже якісним.

Ручне зварювання в середовищі захисних газів (TIG). Найбільш часто в якості газу застосовують аргон з невеликою домішкою кисню, щоб випалити бруд і оксиди в процесі роботи, а зварювання проводиться не плавиться графітовим або вольфрамовим електродом. Як присадки використовують прутки з того ж матеріалу, що і деталі, що зварюються. Якість шва при такому методі дуже висока, легкоплавкі компоненти сплавів і легуючі добавки не вигоряють, зварювальний ванна захищена від кисню повітря, освіту шлаку практично виключено. Зварювання майже завжди проводиться на постійному струмі прямої полярності, тільки для алюмінію більш підходить змінний струм або зворотна полярність: так краще руйнується оксидна плівка. Незважаючи на те що такий спосіб досить дорогий і не відрізняється високою швидкістю роботи, він досить популярний і часом незамінний для зварювання будь-яких металів в разі малих обсягів робіт або якщо автоматизувати процес з різних причин не вдається.

Напівавтоматичне зварювання. При ній в ролі електрода зазвичай виступає зварювальний дріт , Автоматично подається в зону зварювання, хоча можлива і зварювання неплавким електродом. Апарат при цьому переміщають вручну. Зварювання проводиться постійним або імпульсним струмом, розрізняють зварювання в середовищі інертних (MIG) або активних (MAG) захисних газів і зварювання порошковим дротом - тоді газ не потрібно. Для великих обсягів наплавляємого металу доцільніше ММА-зварювання. Сфера роботи напівавтоматів - зварювання тонких листів, високолегованих сталей, кольорових металів, а також промислове застосування.

ІНШІ МЕТОДИ І СПОСОБИ ЗВАРЮВАННЯ

Крім трьох перерахованих основних методів зварювання, використовуються і інші, особливо в промисловому виробництві. Коротко опишемо деякі з них.

Плазмова зварювання. Джерелом теплоти тут служить плазмовий струмінь, що отримується при іонізації робочого газу між електродами, одним з яких може бути виріб, що зварюється, або обидва електроди знаходяться в плазмової пальнику - плазмотроне. Обидва ці способу в промисловому виробництві застосовуються частіше для наплавлення і різання, ніж для власне зварювання.

Контактна зварювання. При ній з'єднані заготовки або їх дотичні ділянки туляться один до одного, розігріваються електрикою до стану пластичного деформування, а потім додатково стискуються. Серед великої кількості різновидів контактного зварювання можна виділити точкову, стикового, рельєфну і шовний.

При точковому зварюванні зварювані деталі з'єднуються внахлест, затискаються між двома електродами, потім включається імпульс струму невеликого напруги (кілька вольт) і значної сили, до декількох тисяч ампер. Таким чином, між деталями утворюється зварна точка або відразу дві, якщо електроди підводяться з одного боку, а з іншого підкладена токопроводящая підкладка. Контактна зварювання вимагає хорошої підготовки поверхонь, придатна для багатьох металів і сплавів, особливо популярна для зварювання тонких листів. Викривлення листів при цьому невелика, якість (при належних параметрах зварювання) також на висоті. Саме так, наприклад, збирають автомобільні кузова на заводі. Метод добре піддається автоматизації, але може використовуватися і в ручному режимі.

ЗАХИСТ СВАРЩИКА

Зварювальний процес супроводжується великою кількістю небезпечних і шкідливих факторів: високою температурою розпеченого металу і шлаку, яскравим свіченням дуги у видимому, інфрачервоному й ультрафіолетовому діапазонах, виділенням токсичних газів і аерозолів. При роботі з електричними апаратами недотримання правил техніки безпеки загрожує ризиком ураження електричним струмом. Тому необхідно подбати про придбання маски і захисного одягу.

Зварювальний маска або щиток. Це самий необхідній елемент, призначення для захисту очей и лица. Віготовляється найчастіше з пластика або електрокартону (фібрі). Щиток доводитися тримати однією рукою, маска кріпіться на голову. У конструкцію фільтра відповідно до Держстандарту повінні входити захисне скло и Підкладка з оргскла. В якості фільтра застосовується або затемнене скло, або фільтр «хамелеон», з автоматичності затемненням при вінікненні дуги. «Хамелеон» набагато зручніше, но и коштує дорожча. Залежних від умов зварювання застосовуються скла різного ступенів затемненности, в «хамелеона» вона почти всегда регулюється. Для складних умов робіт виготовляються маски з фільтрами для дихання або системою подачі повітря зовні, а також з можливістю кріплення каски і навушників.

Одяг та інші засоби захисту. Одяг та рукавички повинні бути виготовлені з слабогорючих і нетлеющіх тканин на зразок брезенту, прогумованих матеріалів або шкіри. Взуття теж бажана «погрубее», адже крім іскор і крапель металу, на ногу можна випадково упустити залізяку. Найбільш практичні для цієї мети черевики з товстої шкіри або гумові чоботи. Весь одяг при роботі повинна бути застебнута і пригнана з таким розрахунком, щоб виключити потрапляння крапель розплавленого металу в її складки і захистити всі ділянки шкіри від шкідливого впливу зварювальної дуги. Для забезпечення електробезпеки використовуються килимки з гуми або подібних діелектричних матеріалів.

Не потрібно забувати також і про інші засоби захисту - справність обладнання, наявність заземлення, надійна фіксація зварювальних проводів в апараті і цілісність їх ізоляції, надійний електричний контакт зворотний провід на деталі і т.п. Нарешті, не варто залишати поза увагою і надійне закріплення деталей, що зварюються. Якщо правильно організувати робоче місце і працювати, погодившись із своїми можливостями і без поспіху, тоді і робота, і результат буде тільки радувати.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ зварювальний інвертор