- Пристрій, особливості та принцип роботи трансформаторних зварювальних апаратів
- Пристрій, особливості та принцип роботи трансформаторних випрямних зварювальних апаратів
- Пристрій, особливості та принцип роботи інверторних зварювальних апаратів
- Види сучасних зварювальних апаратів для дому та дачі за ступенем механізації зварювання
Наши партнеры ArtmMisto
Вибір зварювального апарату для ручної зварки - це перше, з чим необхідно розібратися починаючому зварнику.
Ці прилади діляться за багатьма критеріями навіть якщо вибирати з ряду для побутового застосування: сила струму, тривалість зварювання, тип напруги на виході і багато іншого.
І для того, щоб навчитися розрізняти по характеристикам і функціоналу зварювальні апарати як вибрати відповідний прилад, потрібно вникнути не тільки в основи фізики, а й конструктивно розібрати вміст. Це дасть розуміння про принцип роботи і таких характеристиках, як довговічність і надійність зварювального апарату, приміром, трансформаторний прилад складається з пари котушок і конденсатора, там ламатися нема чому.
Для початку, коли ви прийдете в будівельний магазин, на кожен апарат будуть представлені характеристики:
- струм зварювання;
- напруга холостого ходу;
- тривалість включення;
- діаметр електрода;
- тип зварювального струму;
- тип зварювального апарату;
- тип зварювання.
Струм зварювання - параметр, від якого залежить, якої товщини метал він може варити, який діаметр електродів підійде. Для простих господарських робіт, вироблених зрідка з невеликою товщиною металу, підійде і апарат зі 160 Ампер силою зварювального струму. Для середнього ремонту або невеликий будівництва рекомендується 200А, а для відповідальних металоконструкцій, зі зварюванням швелерів, несучих широкополочних куточків і так далі - вам потрібно буде витратитися на 220А прилад.
Напруга холостого ходу, по-іншому кажучи - вихідна напруга, тобто те, яке утворюється на ділянці вторинної ланцюга і протікає через зварювальний електрод і виріб. У простих апаратах ця характеристика зустрічається в межах 20-60 В, рідко - до 90 В. Більш висока напруга застосовується для зварювання електродами з тугоплавкої обмазкой специфічних сплавів. Ця характеристика підбирається в резонанс з струмом зварювання (автоматично або в ручному режимі) і відповідає за краще запалювання і горіння дуги. Якщо підібрати напруга неправильно, то можна отримати освіту шлаку і пір.
Тривалість включення - процентна величина вимірювання часу, з 10-ї хвилинного циклу, яке апарат може безперервно працювати на максимальному струмі зварювання. Тобто, якщо в характеристиках до апарату написано 70%, то це означає, що апарат може працювати 7 хвилин, і 3 повинен відпочивати. Його також називають цикл роботи, і деякі виробники можуть давати не час роботи на максимальному струмі, а 100% ПВ на певному, скажімо, 140 А з підтримуваних апаратом 200 А.
Діаметр електрода, на який розрахований апарат, досвідчений зварник може визначити, поглянувши на значення струму зварювання, але все-таки він вказується в характеристиках. Для того щоб дізнатися більше, рекомендуємо статтю « Види сучасних електродів для роботи з ручним електродуговим зварюванням »- там можна знайти таблицю залежності діаметрів електродів від струму зварювання і товщини зварювальних деталей. У напівавтоматичних зварювальних апаратах, в яких застосовується зварювальний дріт, вказується її діаметр.
Тип зварювального струму може бути змінним (AC) і постійним (DC), і від цього залежить в основному, тип зварюваного металу. Постійним струмом можна зварювати всі види металів, кольорові включаючи. Простий побутової зварювальний апарат зі змінним струмом, як правило, купується тільки для зварювання чорного металу. В принципі, є спеціальні електроди і прийоми роботи ручним електродуговим зварюванням змінного струму по кольорових металах, але при цьому виникає безліч складнощів, в тому числі сильне розбризкування металу, а також самі електроди дуже дорогі.
Тип зварювального апарату - трансформаторні або інверторні, нового покоління. Про це якраз піде мова далі. Про сучасних приладах, які вміщують в собі електронні елементи управління, в тому числі системи контролю перенапруги, перегріву, підтримки горіння дуги та ін.
Тип зварювання в даному випадку - ручна електродугова зварювання плавкими електродами (MMA). Тип зварювання напівавтоматичними апаратами зварювальним дротом в середовищі інертного газу позначається як MIG / MAG. Є ще позначення ручного зварювання не плавляться (вольфрамовим, вугільними) електродами в захисному газовому середовищі - TIG.
Пристрій, особливості та принцип роботи трансформаторних зварювальних апаратів
Ці апарати використовувалися з самого початку винаходи зварювальних робіт, і до цього дня їх «начинка» практично не змінилася. В основі лежить трансформатор, який знижує напругу з вхідних 220/380 В на 20-90 В, при цьому збільшуючи силу струму до 140-220 А. Регулюється напруга (і сила струму) шляхом переміщення рухомих частин трансформатора, або за коштами керованої реактивної котушки (дроселя), включеного у вторинну ланцюг, або замість нього використовується блок тиристорного фазорегулятора.
Варто відразу ж сказати про перевагу апаратів з тиристорним фазорегулятор перед амплітудними (рухливі трансформаторні сердечники або регульований дросель) пристроями. По-перше, зменшується час переходу імпульсу через нульове значення, завдяки чому зварювальний дуга горить більш стабільною, менше ймовірність загасання, а також якість зварного шва значно підвищується. По-друге, такий зварювальний апарат для будинку і дачі, завдяки тиристорному фазорегулятор, не має рухомих механічних деталей в трансформаторі і відсутня дросель з регулятором, завдяки чому ланцюг спрощується і прилад вважається більш надійним і довговічним.
На схемі вище знаходиться трансформатор (А) з первинної (1) і вторинної (2) обмотками, а також реактивна котушка-дросель (Б), включена у вторинну ланцюг, що йде від обмотки. В даному випадку трансформатор не має рухомих шунтів / обмоток, якими регулюють силу струму і напругу зварювання. Цю функцію виконує дросель з рухомим регулятором. Крім того, він потрібен, щоб не використовувати трансформатор зі збільшеним розсіюванням, урізавши, таким чином, конструкцію для підвищення надійності і спрощення ремонту при потребі.
З даної схеми слід, що змінний струм напругою 220 В входить в трансформатор з нормальним розсіюванням, з первинної котушки перетворюється у вторинній з характеристиками холостого ходу (20-90 В). Проходячи через регульований механічно дросель, купуються необхідні для зварювання вольт-амперні характеристики (не будемо заглиблюватися в фізику), а також з'являється обмеження струму короткого замикання.
Переваги трансформаторних зварювальних аппаратрв - це дешевизна і довговічність. Також легко проводити ремонт, тому що весь блок містить всього пару деталей. Варто відзначити високий ККД, рівний 70-90%. На цьому перерахунок переваг закінчено.
Недоліки більш великі, і основний з них - це часте переривання горіння дуги, яке обумовлено самим властивістю змінного струму затухати в момент зміни полярності. А також на стабільність зварювальної дуги впливають коливання характеристик вхідної напруги. Ще є проблема - громіздкість приладу, причому, чим більше потужність апарату, тим масивніше трансформатор, і тим більше просідає напруга в мережі при його роботі.
Пристрій, особливості та принцип роботи трансформаторних випрямних зварювальних апаратів
Ці пристрої практично ідентичні трансформаторних, з різницею лише в тому, що мають випрямний блок і блок фільтрів (в найпростіших моделях - фільтрувальний конденсатор). Завдяки останнім двом, на виході з апарату виходить не змінний, а постійний струм з вольт-амперних характеристиками, сформованими тим же трансформатором і реактивної котушкою-дроселем. Однак тепер ток набуває полярність, яку можна використовувати як пряму і зворотну, з різними електродами і металами, що дає розширений функціонал у порівнянні з апаратами змінного струму.
Схема являє собою найпростіший трансформаторний випрямляч зварювального струму. У ньому: статичний трансформатор з нормальний розсіюванням (А) з основною (1) і вторинної (2) обмотками; випрямний блок (Б) на основі діодів (Б1); регульована реактивна котушка-дросель (В); фільтрувальний полярний конденсатор постійного струму (Г). Подача на електрод умовна і означає підключення прямої полярності, якщо поміняти місцями деталь і електрод, то вийде зварювання в зворотній полярності.
В цьому випадку найпростіший трансформатор, який вміщує в собі даний пристрій зварювального апарату, видає змінний струм зі скромними вольт-амперних характеристиками, який, пройшовши через випрямний блок (Б), ще званий доданими мостом, стає постійним. Далі, для коригування характеристик струму, в ланцюг вміщено керований дросель (В), з приєднаним паралельно конденсатором, який виконує функцію фільтру постійного струму.
Переваги апаратів постійного струму трансформаторного типу складаються в більшій стабільності горіння дуги і меншому розбризкування металу при зварюванні. Відповідно, зварений шов виходить більш якісним, рівним і естетичним. Крім того, змінним струмом можна варити практично всі метали і сплави.
Недоліки - з тих, що і у трансформаторних апаратів змінного струму: вплив перепадів вхідної напруги на горіння дуги, сильна «осідання» напруги мережі при роботі, а також дуже велику вагу. Справа в тому, що діоди прикріплені до великих і важким радіаторів, плюс охолоджуються додатковим вентилятором - це на додачу до масивного трансформатора.
Пристрій, особливості та принцип роботи інверторних зварювальних апаратів
Зварювальні інвертори - це сучасні високотехнологічні прилади, які за якістю зварювання в рази перевершують трансформаторні апарати. Вони також мають цілий комплекс захистів і контролю горіння дуги, які управляються спеціальним транзисторним блоком IGBT, який часто є найдорожчою частиною приладу. З таким зварювальним апаратом досить якісний шов може виконати навіть людина, яка в перший раз в житті взявся варити.
На відміну від застарілих апаратів, в яких регулювання параметрів струму і напруги зварювання відбувається за коштами трансформатора з рухомими механічними частинами, реактивної котушки-дроселя або фазного блоку управління тиристорами, побутової зварювальний апарат інверторного типу діє на вольт-амперні характеристики через перетворювач частоти. Цим досягається ряд переваг.
На блок-схемі показано умовне підключення елементів: випрямляч напруги (А); фільтр постійного струму (Б); інвертор - перетворювач частоти (В); блок управління (Г); трансформатор (Д); випрямляч високочастотного струму (Е). Блок управління сучасного зразка заснований на IGBT транзисторах, час роботи яких в рази перевершує минуле покоління. Принцип дії апарату далі.
Вхідна змінна напруга 220 В, побутової частоти 50 Гц надходить спочатку в випрямляч (А), потім - в фільтр (Б), набуваючи характеристики рівного постійної напруги. Далі інвертор / перетворювач частоти (В) перетворює його назад в змінну напругу, але з частотою в десятки кілогерц (кГц), після чого трансформатор (Д) виробляє зниження напруги до холостого ходу (20-90 В) з підвищенням зварювального струму (140 220 А). Після слід вирівнювання струму в високочастотному випрямлячі (Е) і він подається на електрод / виріб, що зварюється.
Вся «фішка» знаходиться в тому самому перетворювачі частоти. Адже для перетворення високочастотного струму в холостого ходу струм зварювання, не потрібно громіздкого трансформатора: в деяких випадках, він може важити до кілограма.
Переваг інверторних зварювальних апаратів цілий ряд: невелика вага (до 10 кг) і розмір; виключений нагрів обмоток і перемагничивание осердя; високий ККД (85-95%); тривалість включення 80%; споживана потужність при зварюванні однаковими електродами у інверторних апаратів в 1,5-2 рази нижче, ніж у трансформаторних джерел. Прилад має плавне регулювання і великий діапазон значень струму зварювання і напруги холостого ходу, що дозволяє використовувати найтонші електроди (1,6 мм).
Для новачків є ряд функцій: Hot start (автоматичне збільшення струму зварювання на початку зварювання для полегшення загоряння дуги); Anti stick (запобігання залипання електрода на поверхні за коштами зниження струму); Arc force (автоматично збільшення струму зварювання на мізерний проміжок часу при відділенні великий краплі металу від електрода для запобігання різних складнощів, наслідків).
Недоліки також є, і досить істотні, серед них: вартість ремонту, вимоги до зберігання і умов навколишнього середовища при роботі. Якщо накриється блок управління, а особливо якщо він на основі транзисторів IGBT, то за ремонт доведеться віддати навіть половину вартості нового апарату. Електронна начинка схильна до впливу різних чинників, тому прилад чутливий до умов зберігання і роботи. Наприклад, пил в приміщенні проникає в пристрій і осідає на радіаторах охолодження тиристорів, через що може відбуватися перегрів.
Види сучасних зварювальних апаратів для дому та дачі за ступенем механізації зварювання
Говорячи про обладнання для зварювання побутових / господарських потреб, неможливо не згадати про те, які бувають зварювальні апарати за ступенем механізації. Найпростіші - трансформаторні, змінного струму для роботи по чорному металу плавкими електродами із захисною обмазкой (тип зварювання MMA) ми розглянули. У них тільки одні спосіб застосування за ступенем механізації - ручна праця. Суть його зводиться до того, що зварювальник вручну здійснює всі робочі операції протягом циклу робіт, включаючи і заміну електрода.
Можна віднести до зварювання ручним способом електродами і інші види зварювальних апаратів, але вони також можуть бути у вигляді напівавтоматів, які працюють з дротом замість електродів і подають її в автоматичному режимі по мірі процесу зварювання (тип зварювання MIG / MAG). Переваги таких апаратів в тому, що збільшується швидкість роботи і дріт, яка заміщає електроди, коштує набагато дешевше. З іншого боку - апарат сам по собі громіздкий, так як вміщує в собі пристрій подачі дроту, а також, зварювання виробляється із застосуванням захисного газу, що виходить з сопла зварювального апарату паралельно з дротом.
Є варіант зменшити громіздкість напівавтоматичного зварного пристрої, виключивши балон з газом: зарядити в пристрій подачі так звану порошковий дріт, яка має в складі домішки, які виділяють при плавленні той самий захисний газ. Але знову-таки, як вибрати зварювальний апарат для будинку, якщо вартість такого дроту дуже велика, що залишає тільки одна перевага перед ручним зварюванням електродами - швидкість зварювання. Ще зауважимо, що напівавтомат може працювати і з електродами в режимі ручного зварювання.
На малюнку вище представлено головне конструкційну відміну напівавтомата - пристрій подачі дроту. У всіх подробицях механізми і пристрій сопла з подачею газу розглядати не будемо в цій статті, так як тема велика, але необхідно знати, з яких модулів складається такий апарат: джерело живлення (трансформатор з випрямлячем або інвертор), уст-во подачі дроту, газовий балон, пальник з газовим дифузором і контактним наконечником.
На цьому дана стаття закінчена, рекомендуємо також статтю « Види і способи з'єднань зварних деталей, оброблення їх швів і крайок »В добавок до статті про види електродів. Це допоможе Вам у більшому обсязі дізнатися про зварювання.
