Электрический сварочный аппарат

Сварочный аппарат является электроустройством, с помощью которого производится сварка, а именно самый надежный и долговечный способ крепления металлических деталей, существующий уже более века.

Схема устройства сварочного аппарата.

Это электрооборудование выполняет соединение или резку деталей из металлов и их различных соединений с минимизированными затратами. Рассмотрим более подробно виды таких аппаратов и их основные функции.

Сварочные источники тока

Данные виды сварочных аппаратов нужны для преобразования напряжения в ток. Зависимо от схемы на выходе получаем электродугу, имеющую постоянный или же переменный потенциал. По типам различают следующие аппараты:

• трансформаторный;
• выпрямительный;
• инверторный.

Конструкция трансформатора.

Трансформаторный источник самый простой в использовании, работает за счет трансформатора, который снижает напряжение сети к сварочному и имеет на выходе переменный ток. Сила тока регулируется за счет изменения расстояния между обмотками.

Для сварки цветных металлов или улучшения горения дуги трансформаторный сварочный аппарат доукомплектовывается дополнительными элементами, что увеличивает его вес в несколько. Наиболее ответственные работы выполняются за счет применения электродов переменного тока.

В современной модели трансформаторного аппарата используют мощные вентиляторы, ведь большая часть его энергии приходится на нагрев. Данный аппарат для сварки имеет КПД около 90%.

Достоинства:

• приемлемая стоимость;
• надежность;
• долговечность – качество, позволяющее использовать различные сварочные аппараты переменного тока на протяжении многих лет.

Недостатки:

• имеет довольно большой вес;
• применяется редко, несмотря на все свои достоинства.

Схема сварочного выпрямителя.

Выпрямительный источник – оборудование, использующееся для сварки после преобразования переменного тока в постоянный. Он состоит из следующих комплектующих:

• токопонижающий трансформатор;
• диод;
• датчик регулировки и защиты.

Данный сварочный аппарат обеспечивает, по сравнению с трансформаторным аппаратом, наиболее качественные швы при варке. Выпрямительный аппарат имеет наибольшую стабильность в части сварочного тока и электрической дуги.

Достоинства:

• небольшая стоимость;
• надежность.

Недостатки:

• большой вес;
• сложность в работе, ведь в процессе варки наблюдается сильное перенапряжение сети.

Устройство инверторного сварочного аппарата.

Инверторный источник – это наиболее популярный в настоящее время вид сварочного аппарата. Рассмотрим его отличия от трансформаторных и выпрямительных сварочных аппаратов:

1. Работает при токе частоты в несколько десятков килогерц (обычный до 50 Гц).
2. Требуется трансформатор малых габаритов.
3. Более качественные швы.
4. Трансформатор инвертора весит несколько сот грамм при токе 160А, остальные – 18 кг.
5. Общая масса всего инвертора не более 7 кг.

Инвертор состоит из преобразователей электрической энергии, сетевого фильтра, трансформатора. Дополнительно для защиты инверторов применяют датчики для охлаждения, предохранители, ограничители перенапряжения.

Есть недостаток: не желательно работать в запыленных помещениях, при дожде.

Основные характеристики сварочного аппарата

Рассмотрим более подробно каждую их характеристик согласно каталогу моделей:

1. Продолжительность включения.

В зависимости от производителя сварочного аппарата продолжительность включения измеряется по-разному. Например, в Европейском стандарте EN 60974-1 учитывается продолжительность сварки только при температуре 40º С до первоначальной остановки от перегрева.

Технология сварки.

Итальянская компания Telwin в расчетах применяет температуру не более 20º С при работе с перерывами и учитывает количество электродов, используемых за этот период. В расчетах этой компании ПВ получается немного завышенным, поэтому выбор сварочного аппарата является очень важным в плане методики расчета ПВ.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что аппарат европейской компании, имеющий ПВ в 10-20%, будет иметь такую же продолжительность работы, как и итальянский (ПВ 60-80%).

2. Ток холостого хода.

Его пределы – 60-85В. Чем выше напряжение, тем проще зажигается дуга.

Существуют модели аппаратов для сварки инертным газом или же проволокой. В быту они применяются очень редко, так как главным их недостатком является высокая стоимость (по сравнению с другими моделями).

Но если же выполнять трудную работу на профессиональном уровне, то применение данных моделей будет весьма актуальным.

3. Диапазон измерения сварочного тока.

Частично показывает мощность аппарата. Чем больше мощность, тем вероятнее установить электроды большего размера. Также увеличивается ПВ при работе с небольшими электродами при равномерном распределении силы тока.

В быту для всех видов трансформаторов используют 3-миллиметровый электрод с допустимо максимальной мощностью в 150А, а для инверторных аппаратов – 4-миллиметровый с меньшей допустимой мощностью.

При выборе электродов нужно обращать внимание на рекомендуемые токи при работе со сварочными аппаратами.

Разновидности сварки

Виды сварных соединений.

Способ ручной дуговой сварки в настоящее время является наиболее актуальным видом сварки смазочной проволокой. При плавке проволоки происходит надежное крепление металла, а смазка, которой покрыта проволока, защищает швы от воздействия воздуха, улучшая этим качество швов.

Данный способ применяется при сварке черных и некоторых цветных металлов (сплавов). При сварке только цветных металлов происходит мгновенная плавка с выделением пара, что приводит к некачественному шву.

Способ ручной сварки при помощи защитных газов

Часто применяемой смесью является инертный газ (аргон) с добавлением оксигена. Это нужно, чтобы очистить от примесей и грязи свариваемый металл. При сварке используют электроды из аллотропного углерода (графита) или тугоплавкого материала (вольфрама).

Достоинства:

• высокое качество шва;
• полноценная защита сварочной ванны от попадания воздуха;
• нет образований шлака.

Недостатки:

• низкая скорость выполнения работ;
• дорогостоящие материалы.

Несмотря на свои недостатки, такой способ ручной сварки очень популярен на сегодня.

Способ сварки в полуавтоматическом режиме

При сварке используются сварочная проволока или неметаллические сварочные электроды (смотреть любой каталог) в редких случаях. Полуавтомат для сварки не предусматривает автоматизированного перемещения. Сварка выполняется при помощи постоянного или импульсного тока. По типам сварки различают следующие:

1. При помощи инертного газа (MIG).
2. При помощи углекислого газа или кислорода (MAG).
3. При помощи трубчатой проволоки (порошковой).

Способ сварки полуавтоматов применяют при соединении тонкого металла, цветных сплавов и металлов, широко используют в промышленности.

Дополнительные методы сварки

Плазменная сварка.

На сегодня (в основном в промышленном производстве) используются следующие методы сварки металлов.

Метод плазменной сварки

Этот промышленный метод имеет следующие способы сварки:

• тепло выделяется за счет плазменной струи, которая получается в результате ионизации воздуха между электродами;
• два электрода помещаются в плазмотрон.

Вышеуказанные способы применяют для резки металлов, нежели для сварки.

Метод контактной сварки

При использовании этого метода сварки соединенные части металла соприкасаются между собой, разогреваются до деформации, а потом сжимаются обратно. Контактная сварка имеет следующие разновидности:

• точечная технология сварки;
• стыковая технология сварки;
• рельефная технология сварки;
• шовная технология сварки.

Рассмотрим более подробно каждую из них.

Технология точечной сварки

Схема контактной сварки.

Данный вид работ выполняется с помощью аппарата конденсаторной сварки путем накладывания друг на друга заготовок и зажимания между двумя электродами, при этом подавая малый ток и значительное напряжение.

Таким образом, между заготовками получается сварная точка. При контактной сварке нужно хорошо подготовить поверхность для работы. Сварка производится в ручном и автоматизированном режимах и пригодна для любых видов металла.

Технология рельефной сварки

Это сварочный процесс, соединяющий заготовки одновременно в нескольких точках. Данная технология подобна точечной сварке. Они отличаются тем, что рельефная сварка зависит от формы свариваемой поверхности, а точечная – от рабочей зоны электрода.

Достоинства:

• соединение деталей производится в нескольких точках одновременно;
• получается надежный сварочный шов.

Машина рельефной сварки используется для крепления отдельных деталей в автомобилях, для соединения метизов. Этот метод применяется в радиоэлектронике для соединения мелких схем.

Аппараты для сварки враструб

Область применения – сварка пластиковых труб и оцинкованных изделий диаметром не менее 16 мм и не более 125 мм. Существуют следующие типы этих аппаратов:

1. Аппараты для ручной работы с трубами мини-размеров и диаметров (способ муфтовой сварки).
2. Автоматизированные аппараты для работы с тубами больших диаметров.

Магнитопроводный сварочный аппарат из электродвигателя – самодельный аппарат, использовавшийся в прошлом веке. Для его изготовления для начала потребуется схема, согласно которой будут соединяться все детали между собой. Также нужно выбрать подходящие материалы в нормальном состоянии. Основными комплектующими для сборки этого аппарата для сварки являются:

• корпус асинхронного электродвигателя небольшой мощности;
• магнитопровод;
• киперная лента;
• электрокартоновые круги;
• эмаль-провод сечением 7,5 мм²;
• шина прямоугольная сечением 25 мм².

В корпусе двигателя размещается магнитопровод, с двух сторон закрытый кругами из электрокартона и обмотанный киперной лентой. Потом выполняются первичная (эмаль-проводом) и вторичная (медной прямоугольной шиной) обмотки.

Максимальный выход тока в первичной обмотке – 25А, а во вторичной – 200А. При сварке в течение 30 минут сварочный аппарат переменного тока нагревается максимум до 70º С. Главный недостаток в том, что потребляется большая мощность при сварке.