Як вибрати зварювальний апарат

У статті ми розповімо, як вибрати зварювальний апарат правильно. Порадимо і дамо рекомендації який зварювальний апарат вибрати, обговоримо переваги та недоліки різних видів апаратів для зварювання.

Пропонована вашій увазі стаття не тільки надасть дієву допомогу в нелегкому виборі оптимальної моделі зварювального апарату, а й розкриє фізичну суть процесу зварювання, а також познайомить вас з найбільш популярними типами апаратів. Крім того, ми запропонуємо кілька рекомендацій, що пояснюють основні відмінності видів джерел живлення, рівень їх функціональності і ступінь ефективності, розповімо, як вибрати зварювальний апарат для своїх потреб. Однак спочатку невеликий екскурс в історію.

1. Винахід зварювання.

Перший патент на винахід був такий: «Предметом винаходу є спосіб, заснований на процесі освіти вольтової дуги і дозволяє з’єднувати і роз’єднувати метали за допомогою впливу електричного струму. Цей метод дозволяє виконати досить широкий спектр робіт, що включає з’єднання (роз’єднання) і разрезиваніе металів, пристрій отворів (свердління) і порожнин, а також дозволяє виробляти наплавление шарами ».

Відбулася ця подія в 1886 році, а автором винаходу став маловідомий в широких колах російської науки інженер Микола Бенардос.

2. Теорія процесів, що забезпечують роботу зварювання.

Висока популярність технології дугового зварювання обумовлена ??можливістю виробництва нероз’ємних з’єднань металів, при яких з’єднувальний шов має міцність, яку можна порівняти з міцністю матеріалів, що з’єднуються. Даний фактор зумовлений безперервністю утворення нових структур і появою молекулярних зв’язків між зварюються деталями.

Процес зварювання заснований на впливі високих температур, що викликають міжатомні з’єднання металів.

2.1 Електрична дуга

Освіта відповідного температурного режиму (до декількох тисяч градусів) обумовлено виникненням електричної дуги (коротким замиканням між розміщеними на певній відстані електродами). Оператор поступово підвищує значення напруги на електродах до моменту виникнення «пробою» (емісії електронів від катода до анода) ізолятора (повітря). Надалі фізична картина того, що відбувається така:

  • освіту розряду (іскріння);
  • імпульсна замикання електричного кола;
  • іонізація повітряного зазору;
  • освіту плазми;
  • зниження опору повітряного прошарку;
  • зростання сили струму;
  • підвищення температури дуги і її провідності;
  • замикання електричного кола.

2.2 Опис процесу зварювання металів

Вплив електричної дуги на зварюються метали може бути двох типів:

– непрямим, тобто організованим без участі основного металу;

– прямим, в якому зварювана деталь включена до складу електричного кола.

Прямий тип розпалювання електричної дуги використовується значно частіше, ніж непрямий.

Отже, що розгорілася під впливом електричного струму (як змінного, так і постійного) дуга по краях деталей, що зварюються утворює «зварювальну ванну» (розплавлення металу до рідкого агрегатного стану). Відбувається з’єднання рідкого металу деталей, що зварюються і електрода зі «шлакової ванні». При видаленні дуги від зони зварювання відбувається затвердіння метал і формування зварного шва, покритого шлаковой кіркою.

2.3 Проблемні питання та шляхи їх вирішення

Технологія виконання зварювальних робіт допускає використання не тільки плавиться стержня-електрода (присадного дроту), але і електродів, виконаних з неплавких (тугоплавких) матеріалів: графіт, вугілля, вольфрам і т.д.

Здійснюючи вибір типу електрода, рекомендуємо враховувати наступні фактори, що роблять істотний вплив на хімічний склад шва, а, отже, і на його якість:

  • діаметр і матеріал серцевини електрода;
  • форма кромок і просторове положення зварювання;
  • специфіка шихти і деякі інші.

Грамотний вибір типу електрода (так само, як і методу зварювання) виключно важливий, оскільки визначає надійність зварного шва і його відповідність механічним характеристикам основного металу.

Для забезпечення ефективності зварювального процесу необхідно забезпечити дієвий захист металу зварювальної ванни від окислення, тобто впливу навколишнього повітря. В даний час застосовують дві технології, які створюють особливу зону робочого середовища.

  • «MIG-MAG», що забезпечує захист за допомогою подачі газу (гелій, аргон, CO2) з додаткового балона;
  • Речовини, що використовуються для покриття сучасних електродів, згораючи, забезпечують зв’язування молекул кисню, виводячи його з шва, іонізують дугу, спрощуючи розпал та стабілізуючи її, обумовлюють рафінування і легування металу шва, підвищуючи його якості.

    технологія, що припускає утворення шлакового (шлакогазового) купола в процесі згоряння шихти (обмазки) електрода.

Зварювання – досить нестабільний процес, оскільки температурний режим цілком залежить від сталості характеристик живлячої електричного струму. Однак нестабільність дуги, особливо в фазах розпалу й загасання, загрожує виникненням дефектів зварного шва, тобто зниження рівня якості кінцевого результату. Масивність деталей, що зварюються передбачає досить велику глибину плавлення металу, що досягається застосуванням електродів підвищеної потужності і, природно, великого діаметра.

Високим ступенем актуальності володіє і проблема визначення сили струму, яка визначається найчастіше виключно досвідченим шляхом.

Практика довела, що джерело постійного струму формує більш стабільну дугу, ніж джерело змінного струму.

Сварка, що забезпечується джерелом змінного струму, вимагає наявності певної вправності і мінімального досвіду виконання процесу, оскільки він (процес) характеризується розбризкуванням металу (зміна полярності) і необхідністю підтримки оптимального стану дуги.

Фахівці рекомендують зварювати деталі з алюмінію мул його сплавів виключно змінним струмом, бо це обумовлено його унікальними фізичними властивостями.

3. Який зварювальний апарат вибрати – класифікація

Процес дугового зварювання незалежно від типу джерела живлення передбачає виконання кількох обов’язкових операцій:

  • прийом електроенергії з мережі;
  • зміна електричних характеристик (зниження напруження, збільшення сили струму до значень робочого діапазону (100-200 Ампер), перебудова частоти).

Як виняток з цього правила можна розглядати забезпечення електричної дуги апаратами, які отримують струм з генераторів, оснащених ДВС, або акумуляторних батарей.

Далі ми пропонуємо розгорнутий опис технічних особливостей, переваг та недоліків основних видів сучасних апаратів дугового зварювання, що допоможе зрозуміти, який зварювальний апарат вибрати.

3.1 Інвертори

Даний клас апаратів є не тільки найбільш сучасним, але і виключно перспективним, оскільки серійне виробництво даних пристроїв, які позиціонують, як випрямлячі, оснащені транзисторними інверторами, почалося лише 25-30 років тому. Характерною особливістю таких апаратів служить постійний процес зміни параметрів електрики:

– випрямлення;

– проходження по напівпровідника;

– згладжування за допомогою спеціального фільтра;

– перетворення постійного струму в змінний з одночасним підвищенням його частоти;

– зниження напруження за допомогою мініатюрного трансформатора;

– збільшення сили струму;

– високочастотна фільтрація і випрямлення.

Освіта електричної дуги в інверторних апаратах відбувається в результаті подачі постійного струму.

Саме можливість збільшення частотних характеристик електричного струму, що дозволяє мінімізувати габаритні розміри і власну вагу пристрою (яскравим прикладом служить «IMS 201TIG» AC / DC), служить найбільш характерним позитивним параметром інверторних апаратів, але аж ніяк не єдиним:

  • Мінімальні значення втрат енергії, що дозволяють використовувати в якості джерела живлення звичайну розетку, яка застосовується в побуті;
  • Висока економічність процесу, що зумовлює ККД на рівні 85-95 відсотків;
  • Тривалість безперервних робочих циклів;
  • Широкий діапазон регулювання сили струму (5,0-165,0 Ампер), що дозволяє використовувати електрода різних діаметрів;
  • Можливість плавного регулювання напруги і струмів;
  • Дієві системи контролю режиму роботи (мікропроцесори, керуючі схеми), що забезпечують полегшений розпал та дієву стабілізацію дуги ( «ERGUS C 201» CDi0999);
  • Підвищена ступінь електробезпеки;
  • Дієва система, що захищає пристрій від стрибків напруги;
  • Висока якість шва, яке залежить від його просторового положення;
  • Здатність до з’єднання «сложносваріваемих» матеріалів;
  • Мінімальна розбризкування розплаву.

Справедливості заради слід зазначити і деякі, хоч і нечисленні, недоліки пристроїв інверторного типу:

  • Неефективна пилова захист корпусу нездатна запобігти потраплянню пилу і дрібної металевої стружки на струмопровідні елементи конструкції;
  • Висока чутливість електроніки до рівня вологості і низьких температур, що провокує випадання конденсату і проблематичність експлуатації та зберігання в зимовий період;
  • Можливість виникнення перешкод в основній мережі;
  • Оснащення інверторів автоматизованими системами і електронними пристроями в сукупності з невеликим власною вагою, компактними габаритами і відмінним функціоналом дозволяє успішно використовувати дані апарати, як професіоналу, так і недосвідченому оператору.

Вартість інверторів, що перевищує в кілька разів ціну пристроїв інших типів, а також чимала вартість ремонтно-відновлювальних робіт.

3.2 Зварювальні трансформатори

До теперішнього часу зварювальні апарати даного типу є найбільш затребуваними, а, отже, найпоширенішими. Вони недорогі, невибагливі і надійні в експлуатації, прості в конструктивному виконанні і мають цілком доступну вартість.

3.2.1 Принцип дії

Значення величини напруги (прямо пропорційно) і сили струму (обернено пропорційно) залежать від кількості витків котушок вторинної обмотки.

Електрична енергія в цьому пристрої перетворюється за допомогою силового трансформатора, що працює на частоті 50 Герц. Складовою сердечник здійснює підготовку струму за допомогою механічного регулювання магнітного потоку. Живиться первинна обмотка намагнічує сердечник, а вторинна – індукує змінний струм, який характеризується зниженим до 50-90 Вольт напругою і підвищеної до 100-200 Ампер силою. Саме цей струм організовує електричну дугу.

Конструктивну будову зварювальних трансформаторів дозволяє здійснювати регулювання сили струму. Виконується вона механічним способом, що полягає в зміні відстаней між витками вторинної обмотки сердечника. Відстань обернено пропорційно значенням силових характеристик.

3.2.2 Переваги зварювальних трансформаторів

  • Відсутність «примхливих» конструктивних елементів, що забезпечує високу надійність пристрою;
  • Простота конструкції, яка обумовить високу ступінь ремонтопридатності;
  • Доступність цінової категорії.
  • Низька стабільність дуги, що створює труднощі в роботі малодосвідчених операторам;
  • Невисокий ККД (не більше 80%);
  • Солідний власний вага і громіздкість;
  • Низька енергоефективність.

3.2.3 Недоліки трансформаторних агрегатів

Однак, незважаючи на наявність, досить істотних вад зварювальні апарати трансформаторного типу успішно застосовуються не тільки для вирішення побутових проблем, що характеризуються низьким рівнем вимогливості до якості шва, а й на виробництві.

3.3 Зварювальні випрямлячі

Принцип дії зварювальних агрегатів даного типу багато в чому аналогічний принципу дії трансформаторних пристроїв, проте існує і принципова відмінність, що полягає в проходженні перетвореного струму через блок випрямлячів (селенових або кремнієвих), що є власне кажучи напівпровідниковими вентилями, пропускають струм лише в одну сторону ( «Telwin Etronithy »400CE).

Подається таким чином на електроди постійний струм забезпечує високу стабільність зварювальної електричної дуги.

Конструктивне виконання зварювальних випрямлячів є більш складним, оскільки вимагає організації примусового охолодження за допомогою вентиляторів. Крім того, випрямлячі нерідко оснащуються наступними елементами:

  • додатковими дросселями, що формують необхідні характеристики струму (згладжування, фільтрацію і т.д.);
  • апаратура різного функціонального призначення (захисна, пускорегулирующая, вимірювальна);
  • Найбільшою популярністю у фахівців користуються трифазні випрямлячі, що володіють виключно раціональним набором функціональних характеристик, наприклад «ДУГА 318 М1».

    пристрої, що забезпечують струмовий і температурну стабільність (плавкі запобіжники, автомати, вітрові реле, термостати тощо).

3.3.1 Переваги зварювальних випрямлячів:

  • Легка стабілізація зварювальної дуги;
  • Високий рівень якість зварювального шва;
  • Велика глибина плавлення металу;
  • Слабке розбризкування матеріалу, використовуваного в якості присадочного;
  • Можливість надійного зварювання кольорових металів, чавуну і теплостійких сталей;
  • Зменшені (в порівнянні з трансформаторними апаратами) габаритні розміри і маса.

3.3.2 Недоліки

Незважаючи на певну ступінь умовності недоліків зварювальних випрямлячів, вони існують:

  • Відсутність можливості заживлення від побутової електричної мережі;
  • Вартість агрегату, порівнянна з вартістю інвертора, незважаючи на більш низький ККД;
  • Здійснення постійного контролю працездатності системи охолодження;
  • Досить складне конструктивне виконання.

3.4 Зварювальні напівавтомати

Принцип дії даного типу апаратів заснований на подачі за допомогою спеціального механізму зварювального дроту (D0,6-1,6 міліметра) в робочу зону і надалі її (дроту) расплавлении в середовищі активного газу і попаданні в зварювальну ванну ( «MIG / MAG» технологія) . Витіснення газом (гелієм, аргоном, вуглекислим газом) повітря в безпосередній близькості від зварювальної ванни оберігає шов від негативного впливу кисню.

Застосування флюсового дроту робить подачу газу в робочу зону необов’язковою.

3.4.1 Переваги зварювальних напівавтоматів:

  • Високий рівень продуктивності;
  • Можливість використання різноманітних налаштувань і регулювань;
  • Простота зварювання тонколистових деталей;
  • Можливість зварювання матеріалів, що володіють багатим спектром фізичних властивостей (алюміній і його сплави, нержавіюча і легована сталь);
  • Отримання якісного шва, незалежно від його довжини.

3.4.2 Недоліки зварювання напівавтоматом:

  • Висока вартість не тільки обладнання, а й витратних матеріалів: газ, дріт і т.п .;
  • Складнощі організації робочого процесу на відкритому повітрі;
  • Стационарность, обумовлена ??необхідністю підключення газових балонів (спеціальної мережі).

4. Характеристики, що впливають на вибір моделі

а) Напругу живлення мережі

Даний параметр цілком залежить від передбачуваного застосування зварювального апарату. «Домашнього» агрегату цілком достатньо однофазного напруги 220 Вольт, в крайньому випадку, мають далекосяжні плани, рекомендуємо придбати універсальний пристрій, що використовує, як 220, так і 380 Вольт.

б) Напруга режиму «холостого ходу»

Характеристика, що визначає здатність агрегату здійснювати первинний і повторний розпал і горіння дуги.

в) Максимальна потужність (споживана)

Виробники вказують цю характеристику двояко:

– КВт або активна потужність;

– кВА або повна потужність.

Знання максимальної потужності допомагає здійснювати контроль коректності підключення.

г) Тривалість робочого циклу

Цей параметр характеризує процентне поділ часу безперервної роботи апарату і «відпочинку».

д) температурні обмеження

Вимоги ГОСТу обмежують температурний діапазон наступними рамками: +400 ….-400С. І якщо позитивний межа клопоту не доставляє, то мінусовій явно перебільшений, особливо у інверторів.

Фахівці рекомендують враховувати рекомендації заводу-виготовлювача.

е) Можливість роботи від генератора. Характеристика, необхідна для бажаючих організувати робочий процес в умовах відсутності промислового електрики.

ж) Додаткові функції

Сучасні виробники радують потенційних покупців присутністю додаткових функцій, покликаних спростити їх спілкування зі зварювальної дугою. Ось деякі з них:

  • Форсування дуги;
  • Гарячий старт;
  • Індикація параметрів;
  • Системи електробезпеки;
  • Антіпріліпаніе при виключенні і деякі інші.

Важливими критеріями в питанні як і будь зварювальний апарат вибрати, є не тільки його технічні та експлуатаційні характеристики, але і ступінь відкритості виробника, максимальна комплектація, адекватний російськомовний паспорт і сертифікаційні документи. Сподіваюся, ми відповіли на питання “як вибрати зварювальний апарат”, вдалою вам роботи!

Як вибрати зварювальний апарат – ВІДЕО