16.12.2021

                                            группа: 303

 Предмет: Техника и технология ручной дуговой сварки (наплавка, резка) неплавящимися электродами в защитном газе.

Тема урока: Источники питания: трансформаторы, выпрямители, инверторы, специализированные установки.

Для соединения металлов разработано множество видов оборудования, которое отличается не только конструкцией, но и методом сварки. Сварочные аппараты могут быть следующих типов.

1.     Трансформаторы. С помощью данного типа агрегата переменное напряжение сети преобразуется в переменное, но с характеристиками, подходящими для сварки.

2.     Выпрямители. Агрегаты являются преобразователями переменного тока в постоянный, благодаря чему сварочная дуга становится более устойчивой, а сварочный шов – более качественным.

3.     Инверторы. Сварочный инвертор преобразует переменный ток в постоянный, после чего постоянный преобразуется в переменный высокочастотный, а на выходе снова выпрямляется, поскольку сварочная дуга на постоянном токе, как уже говорилось, более устойчива.

4.     Полуавтоматы бывают как трансформаторные, так и инверторные. На агрегатах вместо электродов используется специальная проволока, а сварка происходит в среде защитных газов. Аппараты способны варить как в режиме непрерывного горения дуги, так и в импульсном режиме. Такой способностью обладает инверторно-импульсный агрегат.

5.     Сварочные генераторы. Это комбинация сварочного аппарата (трансформаторного или инверторного) с генератором. Последний может иметь бензиновый либо дизельный двигатель. Данные устройства используются в местах, где отсутствует электроснабжение.

На сварочных аппаратах можно увидеть следующую аббревиатуру, относящуюся к токам, с которыми они работают:

·        AC (англ. alternating current) – данными буквами обозначается переменный ток;

·        DC (англ. direct current) – маркировка постоянного тока.

Методы сварки обозначаются следующими аббревиатурами.

1.     ММА (Manual Metal Arc) переводится как “ручная электродуговая сварка” (РДС). Это традиционный и самый распространенный способ соединения металлических изделий. В качестве присадки с аппаратами используются штучные электроды, имеющие защитное покрытие (обмазку).

2.     MAG (Metal Active Gas) – способ сварки, при котором происходит обдув дуги активным газом (обычно используется углекислота СО₂). Данный способ применяется на полуавтоматах, использующих в качестве присадки электродную проволоку.

3.     MIG (Metal Inert Gas). При данном способе сварки используются инертные газы, такие как аргон, гелий и др. Метод MIG также используется на полуавтоматических сварочниках для соединения цветных металлов и нержавеющей стали. Для сварки используется проволока из различных металлов.

4.     TIG (Tungsten Inert Gas). В переводе с английского слово “Tungsten” означает “вольфрам”. Сварка происходит неплавящимся электродом в среде инертного газа. Возникновение дуги происходит между металлом и электродом из вольфрама. Присадка, в качестве которой используют металлический прут, подается непосредственно в место сварки, активно обдуваемое защитным газом.

5.     PAW (Plasma Arc Welding) – это плазменная сварка. Выполняется с помощью направленного потока ионизированной плазмы.

На шильдиках аппаратов также можно увидеть маркировку “ПН”, которая расшифровывается как “продолжительность нагрузки”. Данный параметр измеряется в процентах, где за 100% берется продолжительность работы агрегата, равная 10 минутам.

На фото ниже ПН аппарата равняется 60%. Это значит, что через каждые 6 минут работы устройства ему нужно давать на отдых 4 минуты.

Но, как показывается практика, именно такой режим работы по умолчанию и получается у любого сварщика из-за технологических остановок (замена электрода или свариваемых деталей, перемещение в пределах рабочего места и т.д.).

Трансформаторы

Сварочный трансформаторный агрегат – это традиционный и самый распространенный вид оборудования для контактной сварки. Основой его конструкции является понижающий трансформатор. Он занимается преобразованием напряжения, поступающего из электросети, в ток, пригодный для проведения сварки.

Для изменения силы тока в данных агрегатах чаще всего используется метод смещения обмоток относительно друг друга.

Отличительные особенности

Отличительной особенностью трансформаторного сварочника является то, что на электрод подается переменный ток. То есть преобразование идет только по напряжению. В результате увеличивается разбрызгивание металла, что влияет на качество шва. КПД трансформаторов находится в районе 80%, поскольку большая часть энергии впустую расходуется на нагрев “железа” аппарата.

Агрегаты разделяются на бытовые, вырабатывающие силу тока до 200 А, полупрофессиональные и профессиональные, до 300 А и боле 300 А соответственно. Для использования аппарата в бытовых условиях используется электрический однофазный ток 220 В. Но профессиональное оборудование чаще всего использует трехфазный ток с напряжением 380 В.

Трансформаторы обычно работают с электродами от 2 до 5 мм. Более точную информацию об этом можно узнать из паспорта к аппарату.

 

Сфера применения

Трансформаторные сварочные аппараты являются неприхотливыми аппаратами и применяются практически во всех сферах деятельности человека, где требуются сварочные соединения черных металлов. Аппараты применяются для следующих целей:

·       соединение металлических конструкций на стройке;

·       прокладка и ремонт трубопроводов;

·       сварка сантехнических труб;

·       соединение листовых материалов, как в стык, так и внахлест.

Плюсы и минусы

К преимуществам аппаратов трансформаторного типа можно отнести следующее:

·       невысокая стоимость агрегата, в том числе и его обслуживания;

·       высокая надежность;

·       простота ремонта;

·       надежность и простота эксплуатации;

·       КПД до 80%;

·       простота конструкции.

Недостатки трансформаторов:

·       немалые габариты и большой вес — от нескольких десятков до ста килограммов и выше, что затрудняет его транспортировку;

·       нестабильная дуга;

·       разбрызгивание металла;

·       посредственное качество шва;

·       сложность при зажигании дуги;

·       чувствительность к перепадам напряжения в сети;

·       для проведения качественной сварки работнику требуется иметь определенную квалификацию и опыт.

Сварочные выпрямители

Данные аппараты являются усовершенствованием трансформаторных сварочников и способны обеспечить работу с непрерывной и стабильной дугой, что положительным образом сказывается на качестве шва. Из-за простоты конструкции с данным агрегатом могут работать даже неопытные операторы.

                                                      Сварочный выпрямитель

Отличительные особенности

В конструкции агрегата кроме понижающего трансформатора имеется диодный мост, а также элементы регулировки вольтамперных характеристик (ВАХ), элементы защиты, запуска. Благодаря трансформатору и выпрямительному блоку снижается не только напряжение входящего тока, но и происходит преобразование его в постоянный. Благодаря подаче постоянного тока на электрод уменьшается разбрызгивание металла, дуга ведет себя более стабильно, чем на трансформаторных аппаратах, и шов, соответственно, получается хорошего качества.

Сфера применения

Сварочный аппарат постоянного тока предназначен для следующих целей.

Соединение методом сварки стойких к коррозии металлов, легированных и углеродистых сталей методом ММА-DC. С аппаратом можно использовать электроды, имеющие целлюлозное или основное покрытие.

Для сварки аргоном всех металлов, кроме алюминия и сплавов на его основе, методом TIG-DC, то есть неплавящимся электродом. Данный метод доступен, если выпрямитель комплектуется БУСП-ТИГ (блок управления сварочным процессом).

Для совместного использования с механизмом подачи электродной проволоки, а также блоком питания. Данная комбинация превращает обычный аппарат в полуавтомат, способный производить сварку методами MAG-DC и MIG-DC.

Сварочные выпрямители широко используются в машиностроении и судостроении, в условиях строительства, при прокладке трубопроводов, а также в бытовой сфере. Аппараты могут быть стационарными и передвижными, оборудованными шасси.

Плюсы и минусы

Основные достоинства сварочных выпрямителей:

·       улучшенный показатель КПД;

·       минимизированы потери электроэнергии;

·       хорошее качество шва;

·       простота конструкции;

·       стабильная дуга;

·       малошумность;

·       улучшены динамические показатели тока;

·       надежность зажигания дуги;

·       образуется малое количество брызг при сварке;

·       возможность варить нержавейку и цветные металлы.

Недостатки аппаратов:

·       большой вес;

·       “просадка” напряжения в электросети;

·       чувствительность к перепадам напряжения;

·       высокая цена, если сравнивать с трансформаторным аппаратом.

Инверторы

Данные типы сварочных аппаратов являются оборудованием, обеспечивающим надежное и качественное соединение металлов. Инверторы — достаточно востребованные агрегаты, как среди профессионалов, так и среди домашних мастеров благодаря небольшой массе, компактным размерам, высокому качеству сварки и доступной цене.

Отличительные особенности

Отличительной особенностью инверторов является то, что ток, начиная от входа в аппарат и заканчивая выходом из него, подвергается нескольким преобразованиям:

переменный ток, поступающий из электросети или генератора, попадает на первичный выпрямитель, где он преобразуется в постоянный;

далее, постоянный ток, проходя через инверторный блок, состоящий из группы транзисторов, становится снова переменным, но уже с повышенной частотой колебаний (десятки килогерц);

высокочастотный ток попадает на понижающий трансформатор, где одновременно с понижением напряжения в разы возрастает сила тока;

ток попадает на вторичный выпрямитель, установленный уже на выходе агрегата, где он преобразуется снова в постоянный, после чего направляется на электрод.

Благодаря применению инверторного преобразователя становится возможным уменьшить размер понижающего трансформатора и соответственно — габариты аппарата. Также инвертор имеет довольно высокий КПД — не ниже 90%, и отличается высоким качеством сварных швов.

Аппараты оснащаются тепловой защитой, защитой от скачков сетевого напряжения, функцией “горячего старта” и защитой от прилипания электрода.

Сфера применения

Сварочные инверторы применяются как для электродуговой сварки (ММА) штучными электродами, так и для сварки методами TIG, MIG и MAG в составе полуавтоматических станций. Такая возможность появляется, если подсоединить к нему механизм протяжки проволоки (с блоком управления), который можно купить в Китае. Но чаще всего инверторы используются как переносные ММА-агрегаты на стройке, при проведении ремонтных и монтажных работ, для сварки проводов, а также в бытовой сфере для соединения металлов.

Часто инверторы используются в сварочных генераторах. Данный комбинированный агрегат может работать в полевых условиях и на отдаленных от электросети строительных объектах. Бензиновый сварочный генератор является более доступным по цене, чем дизельный, и может применяться для бытовых нужд, в том числе и в качестве автономной электростанции.

Плюсы и минусы

Инверторы являются универсальными в своем использовании агрегатами, применяемыми как для стыковой сварки, так и для соединения деталей внахлест, и имеют следующие положительные характеристики:

·       повышенный КПД (до 95%);

·       компактные размеры и небольшая масса (4-10 кг), позволяющие без труда транспортировать аппарат;

·       высокое качество сварки благодаря большому количеству настроек;

·       устойчивость электрической дуги;

·       можно использовать в качестве сварочника для медных проводов;

·       с данным оборудованием могут работать новички;

·       с аппаратом можно использовать все типы электродов;

·       ПН у инверторов достигает 80%.

Недостатки инверторов, тем не менее, довольно ощутимы.

·       Высокая цена на агрегат.

·       Дорогой ремонт. Ремонт вышедшего из строя блока IGBT обойдется в половину стоимости нового инвертора.

·       Чувствительность к запыленности помещения. Пыль, оседая на радиаторы транзисторов, значительно уменьшает теплоотдачу, вследствие чего они перегреваются.

·       При низких температурах на электронных платах образуется конденсат, из-за которого они могут перегореть.

Сварочные полуавтоматы

Полуавтоматы являются агрегатами, которые используются в большей степени профессионалами для сварки любых металлов, в том числе и разнородных. По данным статистики, практически 70% всех сварочных работ в России проводится с помощью полуавтоматов.

Отличительные особенности

Данный тип сварочного оборудования состоит из:

·       сварочного агрегата трансформаторного или инверторного типа;

·       устройства, подающего электродную проволоку;

·       горелки со шлангом;

·       баллона с защитным газом.

Процесс сварки происходит с помощью специальной проволоки, служащей электродом. Место сварочной ванны обдувается защитным газом (обычно это углекислотный газ), чтобы исключить попадание на нее кислорода из атмосферного воздуха. Скорость подачи проволоки и скорость потока газа в полуавтомате можно регулировать, добиваясь оптимального качества шва.

 

На полуавтоматах можно работать как с газом, так и без газа, используя проволоку с порошковым покрытием. Защитное покрытие при высокой температуре, испаряясь, создает защитную газовую оболочку для сварочной ванны.

Сфера применения

Полуавтоматическая сварка, являясь современным оборудованием, идеально подходит для применения ее на крупном и среднем производстве, в автосервисе и в домашних мастерских. Используя полуавтомат, можно варить практически любые металлы, любой толщины, добиваясь высокого качества сварки, после которой практически не требуется обработка швов по удалению шлака.

Главная отличительная особенность полуавтоматов – это сварка тонких листовых металлов (от 0,5 мм). Больше всего данные свойства аппарата полезны при кузовном ремонте автомобилей, где порой нужно сделать аккуратный шов без сквозного прожига металла, поскольку другие аппараты на это не способны.

 

Плюсы и минусы

Плюсы полуавтоматов в следующем:

·       высокое качество получаемого шва;

·       минимальное разбрызгивание металла в процессе работы аппарата;

·       высокая производительность;

·       благодаря работе агрегата с проволокой есть возможность делать длинные швы без остановки на замену оснастки;

·       соединение тонких листов металла;

·       соединение цветных металлов и нержавейки;

·       швы не покрываются шлаком, поэтому не тратится время на их обработку.

Минусы полуавтоматов:

·       требуется наличие газового оборудования, а поскольку газовый баллон имеет большую массу, он затрудняет перемещение всего оборудования;

·       при работе на отрытом воздухе требуется защищать горелку от ветра, который сдувает защитный газ;

·       высокая цена на оборудование.

Аргонодуговая сварка

Название данного метода, как не сложно догадаться, происходит от газа, который используется в качестве защитного. Аргонодуговой сваркой можно создавать конструкции, соединяя между собой металлы, которые другими способами соединить не удается.

Отличительные особенности

Аргон тяжелее кислорода, поэтому он легко проникает в сварочную ванну и защищает ее от окисления кислородом. Сварка данным методом проводится как с использованием обычных, плавящихся электродов, так и вольфрамовых, которые не плавятся в процессе работы (метод TIG).

                                                  Процесс аргонодуговой сварки

Сварка происходит следующим образом.

Аргон подается в горелку и выходит через ее сопло.

Между металлом, предназначенным для соединения, и электродом загорается электрическая дуга. Поскольку дуга имеет высокую температуру, начинают плавиться кромки соединяемых деталей.

В место, где работает дуга, подается присадка, в качестве которой может выступать проволока. Подача оснастки может быть либо автоматической, либо ручной.

Проволока, плавясь, заполняет промежуток между соединяемыми элементами, образуя шов.

В процессе работы агрегата происходит охлаждение горелки водой через систему трубок, подведенных к ней.

Стоит заметить, что розжиг дуги в среде аргона произвести практически невозможно из-за высокого показателя ионизации данного газа. Чтобы это сделать, требуется более высокое напряжение. Поэтому для розжига дуги используют прибор, называемый осциллятором, который подает высоковольтное и высокочастотное напряжение на электрод. Благодаря этому обеспечивается ионизация газа в промежутке между электродом и свариваемым металлом, где и происходит возникновение электрической дуги.

Сфера применения

Аргонный метод сварки широко используется для соединения всех видов металлов. Но в большинстве случаев его применяют для сварки алюминия и нержавейки на станциях техобслуживания. Если требуется заварить радиатор или трубку в кондиционере, трещину в корпусе коробки передач, то лучшего способа, чем аргонодуговая сварка, не найти.

Кроме этого, аргоновый аппарат используют для сварки дюралюминия, чугуна, титана, меди, силумина и других металлов, в том числе цветных и сплавов на их основе. Еще сварочный аргонный аппарат применяют для соединения деталей сложной формы, например, при создании кованых изделий для интерьеров: ограждения каминов, предметы мебели, люстры, ворота и т.д.

Плюсы и минусы

К достоинствам аргонного агрегата можно отнести следующее:

·       надежное и герметичное соединение;

·       благодаря малому нагреву соединяемых частей не происходит тепловая деформация изделия;

·       можно соединять разнородные металлы;

·       работы по сварке материалов выполняются с высокой скоростью.

Недостатки аргонодуговой сварки:

·       сложное оборудование;

·       для работы с оборудованием требуются квалифицированные, опытные специалисты. 

Изучить:  1. Сварочные трансформаторы.

                  2. Сварочные выпрямители.

                  3. Инверторы.

                        4. Сварочные полуавтоматы и аргонодуговая сварка.