Какие виды сварочных аппаратов есть. Аппарат для газовой резки и сварки

Один из видов неразъемных соединений металла - сварочный шов. Образуется при локальном нагреве места стыка. Надежность обеспечивается созданием межатомных связей. Для производства такого соединения используется специальное оборудование - сварочный аппарат.

Оборудование для сварки используется с целью термической обработки краев металлических изделий посредством создания электрической дуги. Общеупотребительное название - сварочная дуга.

Источником питания дуги служит электрический ток:

Переменный. Изменение направления вектора тока приводит к поочередной смене полярности у анода и катода (детали и электрода). Электродуга исчезает при прохождении тока через нулевое значение напряжения.

Постоянный. Вектор тока направлен в одну сторону. Значение напряжения в исходный момент постоянно (меняется при приложении нагрузки).

Пульсирующий. Или однонаправленный ток с меняющейся величиной напряжения, отличным от нуля.

Последние два вида имеют полярность:

Прямая. Свариваемый объект подсоединен к «плюсу» - аноду. Электрод - к «минусу», катоду.

Обратная. «Плюс» - это электрод, «минус» - деталь.

Значение полярности важно для перенаправления теплового потока. Прямое подключение усиливает тепловой баланс на обрабатываемом изделии, то есть сильнее плавится металл детали. Обратный - на электроде.

Регулировка параметров (частота и длительность импульса) пульсирующего тока позволяет переносить расплавленный металл электрода буквально по каплям.

Электродуговая сварка (один из видов сварки) подразделяется:

ручная электродуговая;
полуавтоматическая в среде защитных газов;
под флюсом;
неплавящимся электродом.

Соответственно, для выполнения того или иного типа соединения применяется свой комплект сварочного оборудования.

Кроме электрических аппаратов широко распространена газовая сварка - тепловой нагрев осуществляется газовым факелом. В производстве и домашних работах представлены такие виды сварочных аппаратов и приспособлений.

Сварочный трансформатор

Самый первый в истории сварочный аппарат, использующий для зажигания и поддержания дуги электричество - сварочный трансформатор. Преобразует стационарное напряжение (220 или 380V) в пониженное (60-80V). При этом значения тока могут достигать нескольких тысяч ампер.

Регулировка тока осуществляется:

индуктивным сопротивлением;
величиной холостой хода (показатель - вторичное напряжение).

Агрегат для сварочных работ состоит из корпуса, объединяющего:

трансформатор, состоящий из первичной и вторичной обмотки;
металлический сердечник;
устройство перемещения вторичной обмотки (регулировка силы тока);
блок управления.

Трансформаторы подразделяются:

одно- или двухфазные;
по количеству рабочих мест - постов;
способ регулировки: посредством переключения обмоток, дросселем насыщения, магнитным рассеиванием.

Основные характеристики:

показатель коэффициента мощности {cosφ}, среднее значение 0.4-0.5;
напряжение электросети (220 или 380V);
вторичное напряжение (60-80V);
мощность оборудования - влияет на толщину обрабатываемых деталей и диаметр электродов;
диапазон регулировки тока.

Принцип действия приспособления для сварки - понижение напряжения до необходимого уровня и поддержание силы тока в процессе обработки детали. Осуществляется при прохождении сетевого тока по первичной обмотке, создании магнитного потока и возникновении пониженного напряжения во вторичной обмотке.

Преимущества

простота конструкции;
невысокая и доступная цена;
несложное обслуживание;
длительный ресурс эксплуатации.

Недостатки

нестабильная электродуга;
сложность зажигания дуги;
зависимость от скачков и величины сетевого напряжения;
необходим определенный практический навык со стороны рабочего.

Сварочный аппарат, выполненный на основе трансформатора, применяется для ручной дуговой . Можно использовать для резки металла.

Сварочный выпрямитель

Отличие от трансформатора - на выходе постоянный ток. Если точнее - пульсирующий. Выполняется по одно- или трехфазной схеме. Последняя предпочтительнее, так как снижается пульсация тока.

Конструктивно состоит из нескольких основных узлов (на схеме поз. «а»):

силовой трансформатор (поз.1);
блок выпрямителей (поз.2);
электрод и деталь.

На поз. «б» приведен вид пульсирующего тока.

Силовой трансформатор понижает ток до уровня, обеспечивающего режим сварки. Необходимая величина выставляется посредством регуляторов, входящих в конструкцию. Преобразование переменной составляющей в постоянную производится кремниевыми или селеновыми полупроводниковыми вентилями.

Обобщенно, в состав оборудования входит:

несущий корпус с колесиками для удобной транспортировки;
силовой трансформатор;
блок полупроводниковых выпрямителей;
блок регулирующей аппаратуры;
вентилятор охлаждения;
передняя панель с приборами и ручками переключения, разъемами подключения кабелей.

Основной технический параметр выпрямителя - ВАХ (вольтамперный показатель). Характеризует устойчивость электродуги. ВАХ бывает падающей или жесткой.

Выпрямитель на падающей характеристике основан на кремниевом вентиле. Режим выставляется посредством смены обмоток или плавным смещением магнитного шунта.

Плюсы

увеличенный КПД, меньшие потери электроэнергии;
улучшенные показатели динамических свойств;
повышенная надежность, увеличенный ресурс;
простота конструкции и обслуживание;
малошумность в процессе сварки.

Минусы

достаточно высокая цена по сравнению с трансформатором;
высокая чувствительность к скачкам напряжения в электросети.

Выпрямитель производится для одного рабочего места или многопостовым. Целесообразно использовать для ручных операций в промышленных условиях. Впрочем, оборудование, собранное своими руками, сможет найти применение в бытовых целях.

Инвертор

Современное сварочное оборудование - это инвертор. Является источником зажигания и питания сварочной электродуги. Самый популярный сварочный аппарат в XXI веке.

Сварочное оборудование представляет собой:

первичный блок выпрямителя;
силовой трансформатор, понижающий показатель стационарного напряжения до уровня холостого хода;
блок полупроводниковых деталей: силовые транзисторы (инвертор), стабилизирующий дроссель, сглаживающий пульсации тока;
высокочастотный трансформатор;
вторичный выпрямитель для перевода переменной компоненты в постоянную;
блоки стабилизации, регулировки и управления.

Перевод стационарного тока в сварочный осуществляется:

Сетевое напряжение (220 V, 50 Hz) преобразуется в постоянный ток на первичном выпрямителе.
Инверторный блок (транзисторная группа) трансформирует ток в переменный с высокой частотой (десятки килогерц).
Напряжение посредством высокочастотного трансформатора понижается с одновременным возрастанием силы тока.
Вторичный выпрямитель преобразует переменную составляющую в постоянную. Далее ток направляется на электрод.

Преимущества инвертора

Обеспечение высоких показателей стабильности электродуги.
Независимость от колебаний напряжения в электросети.
Возможность изменять рабочие показатели тока в широком диапазоне.
Работа на переменном и постоянном токе любыми видами электродов с флюсовой обмазкой.
Малое образование брызг расплавленного металла.
Соединение широкого перечня металлов, в том числе со слабой свариваемостью: конструкционная сталь, чугун, цветные металлы и сплавы (медь, алюминий).
Обеспечение работы в режимах MMA (ручная дуговая), TIG (неплавящимся электродом в среде газов), MIG/MAG (плавящимся электродом в среде защитных газов).

К дополнительным плюсам относятся:

Функция «HotStart» (горячий старт). Упрощает зажигание дуги. Отсутствует привычное залипание электрода, как у сварочного трансформатора.
Функция «ArcForce» (буквально, форсаж дуги). Основное назначение - поддержание стабильности дуги при нештатных режимах.

Основные характеристики:

Сварочный ток. Определяет толщину обрабатываемого материала.
Диаметр электрода. Показывает на диапазон применяемых электродов.
Стационарное напряжение. Сварочный аппарат спроектирован для эксплуатации в одно- или трехфазной сети.
Мощность. Влияет на толщину обрабатываемого металла, продлевает ресурс оборудования при штатных режимах без перегрузок.

Инвертор применяется для всех видов ручной сварки. Схема применена в полуавтоматических приборах, оборудовании, работающем в среде защитных газов. Агрегат - находка для начинающих сварщиков. На нем удобно постигать азы сварочной науки.

Полуавтомат

Полуавтоматическая сварка - это применение в качестве электрода и присадочного металла проволоки. Последняя автоматически подается в зону электродуги.

Полуавтоматы выполняются по принципу:

трансформатора;
выпрямителя:
инвертора.

Основное отличие - блок подачи проволоки в зону горения и оборудование с газовой средой.

Для полуавтомата используется стальная омедненная калиброванная проволока. Покрытие обеспечивает хороший электрический контакт и скольжение сквозь мундштук держателя.

Ток подается на токопроводящий мундштук. Электродуга плавит проволоку. Обеспечение необходимой и постоянной длины проволоки производится механизмом подачи. Газ подается через сварочную горелку. Назначение газовой компоненты - образование защитного облака, отсекающего влияние кислорода воздуха.

Полуавтомат может производить работы без среды защитных газов. Для этого применяется специальная проволока с флюсом в виде порошка. Конструкция представляет собой оболочку из собственно сварочной проволоки, внутри которой находится защитный порошок.

Преимущества

высокие показатели качества сварного шва;
обработка материалов, трудно поддающихся сварке;
возможность работы с тонким листовым металлом (например, автомобильный лист);
почти полное отсутствие угара, малое разбрызгивание;
допускается проводить работы без предварительной разделки кромок обрабатываемых полуфабрикатов;
экономичность - меньший расход металла (проволоки), использование газа вместо дорогостоящего флюса (электрода);
повышение производительности труда;
упрощение процедуры сварочных операций - отсутствует эффект примерзания проволоки к детали по окончании процесса.

Недостатки

наличие дополнительного оборудования - механизма подачи проволоки, газового оборудования;
осложнения при транспортировке из-за громоздкости всего комплекта;
необходимость защиты газового факела от ветра при работе на открытой местности;
увеличение стоимости оборудования.

В целом, сварка и сварочное оборудование при полуавтоматическом процессе почти незаменимы при работах с тонкостенными изделиями (автомобильная промышленность). Или при обработке химически активных (алюминий, титан) или трудносвариваемых (чугун, высоколегированные стали и т.п.) материалов.

Точечная сварка

Точечная или контактная сварка - технологический процесс соединения металлических изделий на малой локальной площади (точке).

Прочность сварного стыка определяется:

формами и размерами электродов;
величиной тока;
времени процесса;
силы сжатия электродов;
состоянием соединяемых поверхностей.

Принцип действия, конструкция

В основе процесса лежит принцип теплового воздействия на стыкуемые изделия. Электроды прижимаются к поверхности обрабатываемых деталей. При подаче тока, последний проходит от электрода к электроду сквозь полуфабрикат.

Металл электродов обладает высокой электропроводностью. В точке сварки образуется зона с повышенным электрическим сопротивлением - выделяется тепло и происходит расплавление соединяемого металла. Образуется ядро шва размером 4-10 мм.

Существует два режима точечного стыка:

Мягкий. Отличается увеличенным временем сварки, постепенным нагревом (до 3 секунд)
Жесткий. Характеризуется повышенными токами, меньшим временем обработки, значительными усилиями сжатия электродов.

Первый способ отличается:

меньшей нагрузкой на сеть;
применением оборудования меньшей мощности, соответственно, более дешевого;
снижение общей площади закалки металла, возникающей при нагреве;
применяется для обработки стали, склонной к закалочным процессам.

Второй:

повышенным расходом электроэнергии, нагрузкой на сеть;
потреблением мощности;
усиленное оборудование;
используется для работ с алюминием, медью, высоколегированных сталей, изделий разной толщины.

Параметры процесса задаются изначально:

диапазон усилий сжатия и время приложения давления;
время обработки током;
сила тока.

Нашла применение для стыковки изделий в электронике (толщина детали не менее 0.02мм), автомобильной промышленности, судо- и авиастроении и т.п.

Бытовой сварочный аппарат - это конструкция в виде клещей.

Сварочный агрегат (генератор)

Для работ «в поле» при отсутствии стационарной электрической сети используются изделия, сочетающие несколько функций:

сварочный аппарат;
генератор электричества.

Сварочный агрегат состоит:

двигатель внутреннего сгорания (дизельный или бензиновый);
топливный бак;
генератор;
сварочный инвертор (трансформатор, выпрямитель);
блоки коммутации, управления.

Двигатель создает крутящий момент, приводящий в действие генератор. Последний вырабатывает электрический ток;

преобразуемый в 220V для подключения других потребителей электрической энергии (через розетку на корпусе);
подающийся на сварочное оборудование для выработки необходимых параметров для сварочных работ.

Плюсы

полная независимость от внешнего источника питания - электрической сети;
функция «2 в 1»: выработка электроэнергии для сварочного аппарата и других потребителей;
экономия финансов - один агрегат стоит дешевле, нежели два по отдельности;
устройство занимает меньше места, чем два отдельных.

Основное преимущество - это использование в местах с полным отсутствием электричества. Этот факт очень важен для выбора оборудования при проведении ремонтных или строительных работ в полевых условиях.

Газосварочный комплект

Газовая сварка - создание тепла для расплавления металла посредством сгорания горючего газа в среде кислорода. При высокой температуре (700-3000°C) происходит расплавление присадочной проволоки, оплавление краев обрабатываемых деталей. Создается ванна расплавленного металла, при остывании образующая сварочный шов.

Область применения:

соединение стали с толщиной до 5мм;
сплавление цветных металлов и сплавов;
стыковка элементов из инструментальной стали, требующая плавного нагрева и медленного охлаждения;
- особенность химической структуры и свойства самого материала.

Достоинства

простота технологического процесса;
доступность энергетического носителя (газа) и окислителя (воздух, кислород);
отсутствует необходимость в стороннем источнике энергии - процесс сжигания является тепловыделяющей операцией;
легкий контроль за параметрами сварочного процесса - временем нагрева, тепловым потоком, скоростью резки и сварки.

Недостатки

малая скорость прогрева зоны сварки;
из-за широкого рассеивания газового факела значительно увеличивается зона нагрева детали;
отсутствует возможность сужения факела - происходит нерациональное использование теплового потока;
с увеличением толщины металла падает производительность труда - время тратится на разогрев зоны обработки;
экономический эффект ниже по сравнению с электродуговым соединением;
невозможность автоматизации процесса.

Приобретать такое оборудование для решения собственных бытовых задач целесообразно при совмещении с оказанием сторонних услуг газовой сварки. В противном случае оно будет просто пылиться на складе.

Выбор сварочного аппарата

Выбор сварочного аппарата, покупка оборудования - ответственный шаг. Кроме финансовых затрат, необходимо:

организовать рабочее место (при стационарном использовании);
оборудовать зону для хранения оборудования;
выбрать и купить приспособления для сварки;
изучить устройство сварочного аппарата, овладеть навыками работы;
озаботиться техникой безопасности - сварочные материалы и оборудование относятся к приспособлениям с повышенным риском.

На выбор повлияют условия применения оборудования. В местности с отсутствием электричества применимы сварочный агрегат или газовое оборудование. В пользу генератора - выработка электроэнергии для других потребителей: освещение, электроинструмент, бытовая плитка для приготовления пищи и т.п.

Другой вариант - оснащение электросетью в 220 или 380V. Небольшие аппараты в 220V выполнят широкий круг задач при строительстве собственного дома. Использование напряжения 380V значительно расширяет возможности оборудования. Позволит применять оборудование для решения домашних проблем и в малом бизнесе.

Выбирая, какой сварочный аппарат лучше, вы должны помнить общие критерии:

Экономическая целесообразность покупки. Необходимо оценить окупаемость затрат. Вполне возможно, что арендовать аппарат или пригласить специалиста окажется выгоднее.
Сетевое напряжение. Оборудование подбирается в соответствии с обеспечением электроэнергией: в одно- или трехфазном исполнении.
Типы сварочных аппаратов. Агрегат выбирается исходя из навыков владения тем или иным видом оборудования, видов работ, финансовых возможностей.
Сила тока. Определяет толщину обрабатываемого металла и диаметр электрода. С ростом показателей увеличивается толщина и диаметр.
Экономичность. Инвертор существенно меньше потребляет электроэнергии в процессе эксплуатации.
Условия эксплуатации. Преимущество за трансформатором, способным работать в непрерывном режиме в полевых условиях.
Ремонтопригодность. Трансформатор и выпрямитель проще отремонтировать в силу простоты конструкции. Нет проблем с поиском запчастей.
Масса. Инвертор легче других электроаппаратов в 2-3 раза.
Цена. Цепочка выглядит (по возрастанию): трансформатор→выпрямитель→инвертор.

Опытный мастер сам сможет определиться с необходимым оборудованием. Для начинающего электросварщика порекомендуем:

инвертор;
максимальный ток 160-200А;
напряжение питания 220В;
возможность применять электроды Ø 1.6-4мм;
выполняет все виды швов в ручном режиме дуговой сварки.

Сварка металлов появилась немногим более 100 лет назад, но уже стала неотъемлемой частью жизни. Это отличный способ неразъёмного соединения металлических частей, использующийся очень широко благодаря надёжности, быстроте и минимальным затратам. Сварка применяется в самых разных областях — от создания многотонных масштабных конструкций до микроэлектроники. Давайте разберёмся, какие сварочные аппараты существуют, оценим их плюсы и минусы.

Сварочный аппарат-трансформатор

Наиболее традиционным видом сварочного аппарата, работающего на электричестве, является трансформатор. Основной элемент устройства — понижающий трансформатор, который преобразует напряжение электрической сети в значения, которые нужны для сварки металла. Самой известной методикой изменения силы тока является смещение обмоток. Меняется промежуток между обмотками — меняется и ток. КПД такого аппарата достигает 90%, но часть энергии будет потрачена на нагрев. Стоит трансформатор недорого, надёжен и долговечен, но сегодня сфера применения таких устройств сокращается из-за имеющихся недостатков. К минусам относятся большой вес аппарата, необходимость использовать специальные электроды для переменного тока. Кроме того, чтобы работать с таким сварочным аппаратом нужен немалый опыт, иначе качество шва может серьёзно пострадать.

Сварочный аппарат-выпрямитель

В целом это усовершенствованный вариант сварочного аппарата-трансформатора. Сварочные швы, которые создаются выпрямителем, будут более качественными, сам аппарат недорогой, долговечный, надёжный. Устройство включает понижающий трансформатор, выпрямитель (диодный блок), элементы для защиты, регулирования и запуска. Переменный ток аппарат преобразует в постоянный, что гарантирует устойчивую и ровную дугу. Это уменьшает разбрызгивание металла, а работать можно с любыми электродами. Выпрямитель позволяет работать с различными видами металла. Сварочные аппараты-выпрямители используются достаточно широко, но у них есть и недостатки: большой вес и серьёзная «просадка» напряжения в электрической сети во время работы.

Сварочный аппарат-инвертор

Подобные сварочные аппараты также называются импульсными. Инверторы сегодня считаются одним из наиболее популярных устройств для сварки. Весят они, в отличие от двух вышеуказанных типов аппаратов, немного, общедоступны и надёжны. включает в себя силовой трансформатор, который приводит напряжение к нужной величине, дроссель-стабилизатор и блок электросхем. Сварочный трансформатор используется высокой частоты, он куда более лёгкий и компактный. К плюсам также можно отнести повышение качества дуги, уменьшение разбрызгивания металла, оптимизацию КПД. Работать с инвертором проще, чем с выпрямителем и трансформатором. Недостатков у сварочных аппаратов-инверторов практически нет, можно отнести к таковым только достаточно высокую стоимость. Главное — бережно хранить устройство в отапливаемом помещении, защищать от влаги, пыли и использовать специальные средства для защиты от скачков напряжения.

Сварочные аппараты-полуавтоматы

Полуавтоматические сварочные аппараты представляют собой более сложные устройства, чем перечисленные выше. В состав конструкции входят: выпрямитель, трансформатор, привод, который подаёт проволоку, баллон с газом, рукав с горелкой. Полуавтоматы могут работать без газа, с газом или переключаться на разные режимы. Если газ не используется, потребуется флюсовая проволока. К плюсам полуавтоматов следует отнести высокую производительность, а также качественный шов и работу с различными металлами. К минусам — большой расход материалов на угар и разбрызгивание металла.

Такое устройство, использующее вольфрамовый электрод, включает в себя комплект горелок, применяющихся с различным напряжением, управляющую схему, источник переменного или постоянного тока для сварки, приспособление для регуляции работы, стабилизатор дуги. Аргонодуговые аппараты используются, если необходимо качественно сварить цветные металлы. К преимуществам таких сварочных аппаратов относится использование взрывобезопасного и негорючего газа, возможность сваривать детали с тонкими стенками, чистая и качественная технология дуговой сварки . Шов получается эстетичный и высокопрочный, а во время работы нет искр. К минусам аргонодуговых аппаратов относится высокая стоимость всего оборудования, малая производительность, особые требования к опыту сварщика, невозможность работать при боковом ветре.

Аппарат для точечной сварки

Применяется при контактной сварке термомеханического класса. Детали располагаются между электродами, сжимаются, нагреваются, после чего надёжно соединяются, совместно деформируясь. Разогревают детали до пластичного состояния с помощью мгновенного импульса тока сварки. К достоинствам точечной сварки относят прочность шва, простоту достижения автоматизации, экономичность. Однако такой сварочный шов получается негерметичным, поэтому не получил широкого распространения.

Аппарат для газовой сварки

В данном случае применяются такие горючие газы, как ацетилен, водород, природный газ. На воздухе такие газы горят хорошо. Сама технология использования газового сварочного аппарата проста. К достоинствам также можно отнести отсутствие необходимости источника электрического тока, то есть работать можно практически где угодно. Кроме того, швы получаются прочными и качественными. Но газовая сварка производится только вручную, скорость работы невысока, как и производительность. Важно также чётко регулировать мощность горелки, уделить достаточно времени подготовке деталей.

Аппарат для плазменной сварки металлов

В этом случае расплавление металла проводится с помощью потока плазмы, то есть газа с заряженными частицами, которые проводят электрический ток. Температура дуги в таких случаях может достигать десятков тысяч градусов. Плазменная сварка относится к одним из наиболее современных методов, такой аппарат безопасен, экономичен в работе. Применяются баллоны с ацетиленом, кислородом, пропаном. Аппарат мобильный, сварочный шов получается минимальным, так как металл практически не деформируется. Однако строит аппарат дорого и применяется пока в основном профессионалами.

Простые по конструкции, надежные и недорогие. Предназначены для сварки черных металлов встык и внахлест. Самые распространенные аппараты. Применяются плавящиеся электроды с рутиловым или основным (фтористо-кальциевым) покрытием. Покрытие электрода предназначено для защиты сварной ванны или придания различных физико-химических свойств сварному соединению (легирование).

Основные характеристики:

Напряжение питания. Обычно чувствительны к изменению питающего напряжения. При понижении - выходные характеристики существенно ухудшаются. Напряжение питания 220В, 220/380В однофазное или 220/380 трехфазное.
Напряжение холостого хода. Напряжение на выходе трансформатора без нагрузки. Чем оно выше, тем проще зажигание дуги и тем она стабильнее. Для разного типа электродов для нормальной работы требуется разное напряжение холостого хода. Необходимо это учитывать при выборе электродов. Обычно бывает 45 - 52 В, в отдельных аппаратах делают еще один выход с напряжением порядка 70В.
Сварочный ток. Регулируется ступенчато или плавно. Чем выше его максимальное значение, тем большего диаметра электрод возможно использовать и больше производительность. Обычно необходимо 30 - 40А на каждый миллиметр диаметра электрода. Для рутиловых электродов ток требуется меньший, а с основным покрытием больший. Так же это необходимо учитывать при выборе электродов.
Диапазон диаметров электродов. Обычно от 1,5 мм. Для большинства приложений достаточно 2 - 2,5 мм. Возможный диапазон зависит не только от максимального значения тока, но и от вольтамперной характеристики аппарата. Поэтому идентичные по выходным характеристикам аппараты разных производителей могут иметь различные значения максимального диаметра электрода.

Трансформаторные аппараты постоянного тока для сварки плавящимися электродами.

По конструкции похожи на предыдущие аппараты, но на выходе установлены диодный или тиристорный выпрямитель. Переменный ток выпрямляется, но при этом теряется часть мощности. Конструкция более сложная, тяжелая и дорогая. Но работа на постоянном токе более комфортная, дуга стабильнее. Кроме сваривания черных металлов возможна работа с нержавеющей сталью и цветными металлами, применяя соответствующие электроды. Постоянный ток обладает полярностью, поэтому необходимо это учитывать при выборе и подключении электродов. Так же существуют электроды для постоянного тока, есть универсальные. В последнее время многие производители отказываются от производства такого типа аппаратов хобби класса.

Но в профессиональной деятельности они широко применяются.

Характеристики для этих аппаратов совпадают с предыдущим типом.

Аппараты полуавтоматической сварки в среде инертного или активного газа (MIG/MAG).

Более сложные и дорогостоящие аппараты. Но производительные и удобные. Широко применяются в авто ремонте. Небольшой аппарат очень удобен в личном хозяйстве.

Используется для сварки железа, стали, нержавеющей стали, алюминия.

Состоит из трансформатора с крутопадающей вольтамперной характеристикой, выпрямителя, привода проволоки и рукава с горелкой. Сварка производится с помощью проволоки обычно 0,6 - 1,2 мм толщиной из различных металлов в среде защитного газа. Ток на выходе регулируется обычно ступенчато (4,8,16,32 ступени), реже плавно. За редким исключением регулируется скорость проволоки. Комбинацией этих двух параметров устанавливаются режимы работы.

Основные характеристики:

Напряжение питания. Питание бывает 220 или 380В, однофазное или трехфазное.
Напряжение холостого хода. Обычно порядка 35-37В.
Диапазон регулировки тока. Чем больше ток, тем выше может быть скорость работы (при определенном умении), возможность использовать проволоку большего диаметра. При токе больше 165А возможно производить точечную сварку без предварительного засверливания.
Диаметр используемой проволоки. Обычно используют проволоку 0,6 - 0,8 мм.
Материал проволоки выбирается исходя из того, какой металл будет свариваться.
Размер бобины проволоки, устанавливаемой на аппарат. Обычно используются бобины весом 15, 5, 0,8 кг.

Разные модели аппаратов могут работать только с газом, с газом и без газа, только без газа. При необходимости работы без газа используется специальная флюсовая проволока. Это удобно - не требуется баллон, проволока примерно в 5 раз выше. У аппаратов работающих как с газом, так и без него требуется переключать полярность горелки. При сварке разных металлов используется разный газ. Железо - СО2, сталь - смесь СО2 и аргона, алюминий - аргон. Баллон подсоединяется к аппарату через редуктор с регулятором (желательно с манометром). Использовать можно промышленные баллоны или специальные фирменные не перезаряжаемые. При различных режимах сварки требуется различное количество защитного газа, подаваемого в сварочную ванну.

Сварочные аппараты инверторного типа. Инверторы.

Их называют еще импульсными. Эти аппараты были придуманы в 1977 г. Самые продвинутые сварочные аппараты. Очень широко используются во всем мире. В последние годы и в России они приобретают заслуженную популярность.

На базе технологии инверторов сейчас производятся многие виды аппаратов, а также их комбинации. Отличаются очень малым весом (от 3 кг), габаритами, малой зависимостью от входного напряжения. Для улучшения качества и комфорта сварочных работ оснащены схемами стабилизации, усиления поджига дуги и защиты от очень низкого или высокого питающего напряжения. Обладают очень высоким напряжением холостого хода 85-90В. Инвертор - аппарат постоянного тока. Питающее напряжение на входе выпрямляется, а потом преобразуется в переменное напряжение с частотой 20 - 45 кГц, которое и подается на трансформатор. Т.к. частота напряжения высокая, то появляется возможность использовать трансформатор малых размеров и массы. На выходе напряжение выпрямляется.

Все эти достоинства с лихвой компенсируют более высокую стоимость.

Необходимо внимательно относиться к выбору электродов, т.к. от этого зависит качество сварочного шва. Электроды имеют срок годности, а так же должны правильно храниться. Часто пользователи сталкиваются с трудностями, которые при “разборе полетов” на поверку обусловлены плохим качеством электродов, а не качеством сварочного аппарата. Отличные результаты сварки получаются при использовании электродов, рекомендованных производителем сварочного аппарата.

Электроды могут отличаться полярностью, родом тока (переменный/постоянный), покрытием, материалом. Специфические электроды по чугуну, титану, нержавейке и т.д. редко используются в бытовых целях. Часто электроды бывают универсальными по полярности. Чаще используются основное и рутиловое покрытие. При использовании электродов с основным покрытием шов получается прочным и хорошо защищенным от окисления, но для качественной работы требуется напряжение холостого хода порядка 70 В. Некоторые производители делают аппараты с двумя выходами - около 50 В и 70 В для работы разными электродами. Эти аппараты несколько дороже обычных трансформаторов переменного тока, но позволяют получить качество сварного шва и комфорт в работе на уровне аппаратов постоянного тока, являясь при этом значительно более дешевыми по сравнению с последними. Такие аппараты будут хороши как для любителя, так и для профессионала.

Таблица 1.

Средние показатели сварочного тока (Амп)
Диаметр электрода
Электрод с кислотным покрытием
Электрод с рутиловым покрытием
Электрод с целлюлозным покрытием
Электрод с оснóвным (фтористо-кальциевым) покрытием

Таблица 2.

Как видно из первой таблицы для работы электродами с рутиловым покрытием требуется меньший ток, чем для электродов с основным покрытием. Поэтому можно использовать менее мощный, а значит и более дешевый аппарат. Для электродов с целлюлозным покрытием требуется весьма дорогостоящий аппарат, они часто используются для сварки труб. Для большинства работ по низкоуглеродистой стали рутиловые электроды самые предпочтительные. При работе с ответственными конструкциями лучше использовать электроды с основным покрытием.

Из второй таблицы следует что для большинства работ не требуется большая толщина электродов. Самые удобные и позволяющие производить практически любую работу электроды 1,6 - 3,2 мм. 4 и 5 мм электроды используются уже в профессиональных приложениях и чтобы не только поджечь дугу, но и получить действительно качественный и прочный шов требуются большой дорогостоящий аппарат, а главное значительное умение.

Часто после покупке недорогого аппарата на 140-160 А в ценовой категории 2500 - 3500 руб. возникает вопрос: аппарат не варит. Конечно, трудно требовать от такого аппарата серьезных результатов.

Во-первых, аппарат не может сам варить - многое зависит от самого пользователя, от его умения.

Во-вторых, качество применяемых электродов оставляет желать лучшего. Часто применяют электроды позаимствованные на ближайшей стройплощадке, где абсолютно не соблюдаются условия хранения, но в силу того, что техника там применяется мощная - это компенсирует повышенную влажность электродов. Перед работой электроды необходимо прокаливать. В магазинах часто так же продают не совсем качественные электроды. Можно рекомендовать электроды Сычевского завода, Петербургского электродного завода, Ростовского, СТС, ЕСАБ-СВЭЛ, AWELCO и др. Не обязательно применять импортные электроды. Но, как и другие товары - электроды могут быть разного качества.

В-третьих, напряжение питания должно соответствовать указанному в паспорте - это касается любых электрических приборов. Но кроме напряжения существует еще и нагрузочная способность сети. Если подстанция слабая, к ней подключено много потребителей, то напряжение может быть и 220 В, но в момент подключения мощного потребителя (сварочный аппарат, компрессор, станок с мощным двигателем, пусковое устройство для автомобиля и т. д.) происходит просаживание напряжения до 150-170 В, что совершенно не достаточно для работы этих приборов. Компрессор, например, даже не запустится.

В-четвертых, необходимо ориентироваться на мощность аппарата. Как известно мощность это ток умноженный на напряжение. Если говорить о мощности дуги, то необходимо умножить ток дуги на напряжение дуги. В начальный момент, когда аппарат подключен к сети, но работа еще не производится, напряжение между массой и электродом соответствует напряжению холостого хода, которое указано в паспорте или каталоге (non load voltage). Для обычных трансформаторов это примерно 46-50 В для разных моделей. При поджиге дуги начинает течь ток между электродом и деталью. Ток течет установленный пользователем на аппарате, например 150 А, а напряжение дуги уменьшается примерно в 2 раза. Но в зависимости от мощности аппарата это уменьшение будет разным (ток один и тот же). Например у одного аппарата это будет 20В, а у другого 25В.

Соответственно в дугу будет выделяться мощность в первом случае 3 кВт, а во втором 3,75 кВт. Ток установлен один и тот же, а мощность разная - возможности аппаратов разные.

Учитывая все эти факторы необходимо рекомендовать аппарат как минимум с 30% запасом. И чем больше факторов влияет на работоспособность, тем больше этот запас должен быть. Например: нельзя рекомендовать аппарат стоимостью 2500 руб. с максимальным током 150А для уверенной работы электродом 3,2 мм. При достаточном напряжении в сети, качественных электродах и умении пользователя можно рекомендовать его для работы 2,5 мм, а если эти условия не выполняются, то 2 мм. Особенно трудно разжечь дугу при недостаточной мощности и умении - поэтому существует некоторое недовольство покупателей, которые не очень тщательно подошли к выбору аппарата.

Если говорить об инверторах, то в них все несколько проще. Они обеспечивают стабильность выходного тока при + 10% изменении питающего напряжения. Функция Hot Start существенно облегчает поджиг дуги даже при небольшой мощности аппарата. Функция Arc Force помогает стабильно держать дугу. Т.е. аппарат берет на себя часть функций человека. Поэтому для начинающего пользователя - это означает практически гарантированный успех, а для профессионала - повышение качества работ.

Для того чтобы получить стабильную, беспроблемную и длительную работу электродом 3,2 мм классический аппарат должен быть: цена не менее 200 USD, масса 30-35 кг, максимальная потребляемая мощность не менее 5 кВт.

Для тех же самых задач инвертор: 4-5 кг, максимальная потребляемая мощность не более 3,5 кВт. Стоимость для любительских приложений примерно 300 - 350 USD, для профессиональных 450 - 500 USD.

Самая часто используемая проволока для полуавтоматов - стальная омедненная. Но полуавтоматом можно варить нержавейку и алюминий. Для этого применяют соответствующую проволоку и соответствующий газ.

Для сварки алюминия - 100% аргон, стали - газовая смесь из аргона (80%) и двууглекислого газа (20%), железо - только двууглекислый газ.

Также на многих аппаратах возможно использование порошковой проволоки без использования защитного газа. Это очень удобно, но дороже. Хотя если подсчитать расходы на приобретение баллона, заправки его газом (только в специальном месте), транспортные расходы, то для эпизодических работ (особенно для хозяйственных нужд) необходимо рекомендовать использовать порошковую проволоку. Ее использование возможно, если на аппарате указано GAS / NO GAS. Обратите внимание, чтобы работать с газом или без газа необходимо переключить полярность горелки и массы. Изначально обычно установлено для работы порошковой проволокой (см. инструкцию).

Самая распространенная проволока 0,8 мм. Больший диаметр требуется редко и требует дорогостоящего профессионального аппарата и навыков работы для получения качественного сварного шва. 0,6 мм используется для более точных работ или при недостаточной мощности аппарата. Так же как и с электродами, качество проволоки и умение пользователя значительно влияют не только на качество производимых работ, но и на саму возможность их проведения.

Выбор сварочного аппарата.

Зависит во-первых от материала, который необходимо сваривать (переменный / постоянный ток, полуавтомат, аргонно-дуговая). Далее необходимо определиться с выходными параметрами. Чем больше выходной ток и напряжение, тем на большее способен сварочник, тем толще металл можно сваривать или быстрее работать. Но никогда нельзя выбирать аппарат исходя только из максимального значения выходного тока. Чем выше ток, тем больше нагреваются обмотки, тем раньше сработает термостат. Т.е. меньше цикл работы. Поэтому необходимо определиться на каком рабочем токе обычно необходимо варить и выбрать аппарат с запасом (мин. 20-30%).

Например: в основном необходимо работать электродами 2,5 и периодически 3,25 мм. Можно выбрать аппарат с максимальным током 140 А, но гораздо лучше подойдет следующая модель на 150 - 160 А, а чтобы чувствовать себя уверенно в работе лучший вариант - это ~ 180 А. Чтобы работать “четверкой” достаточно 150 А, но качественный шов получится при токе 180 - 220 А и достаточном умении. Также и с “пятеркой”, которую в быту применять нет никакой необходимости, а для профессиональной деятельности требуются совсем другие аппараты, для которых величина выходного тока не единственный важный параметр. Также необходимо обращать внимание на величину цикла работы. Одни производители стремятся снизить цену продукта и снижают цикл работы. Для импортных аппаратов цикл указывается в процентах от 10 мин (30% - значит 3 мин работа, 7 мин отдых при 20С), для отечественных от 5 мин Но для хобби приложений очень высокое значение цикла тоже не нужно, так как при этом сильно увеличивается масса или стоимость или и то и другое. Цикл 10% не очень хорошо. Оптимальное значение 15-20%. Для профессионалов необходимо, чтобы цикл был не менее 60% на рабочем токе. Чем меньше установленный ток, тем выше цикл работы.

Савельев Вячеслав

При выборе сварочных аппаратов и ознакомлении с их характеристиками приходится сталкиваться со специальными терминами, значение которых желательно знать, чтобы не ошибиться в выборе. Вот некоторые из них.

AC (англ. alternating current) - переменный ток.
DC (англ. direct current) - постоянный ток.
MMA (англ. Manual Metal Arc) - ручная дуговая сварка штучными электродами. Известна у нас под названием РДС.
TIG (англ. Tungsten Inert Gas) - ручная сварка вольфрамовыми неплавящимися электродами в среде защитного газа (аргона).
MIG/MAG (англ. Metal Inert/Active Gas) - полуавтоматическая дуговая сварка плавящейся электродной проволокой в среде инертного (MIG) или активного (MAG) газа с автоматической подачей проволоки.
ПВ (ПР, ПН, ПВР) - продолжительность включения - время, которое аппарат способен работать при определенном токе (ток указывается вместе с ПВ) до автоматического отключения из-за перегрева. Значение ПВ указывается в процентах по отношению к стандартному циклу, принимаемому равным 10 или 5 минутам. Если ПВ равно 50%, это означает, что при цикле 10 минут, после 5 минут непрерывной работы требуется 5 минут простоя для охлаждения аппарата. Этот параметр может быть равен и 10%, поэтому на него нужно обязательно обращать внимание. В понятия: продолжительность включения (ПВ), продолжительность работы (ПР), продолжительность нагрузки (ПН) вкладывают разный смысл, но суть одна - непрерывность сварки.

Сварочный трансформатор - это устройство, преобразующее переменное напряжение входной сети в переменное напряжение для электросварки. Основным его узлом является силовой трансформатор, с помощью которого сетевое напряжение снижается до напряжения холостого хода (вторичное напряжение), составляющего обычно 50-60В.

Простая для понимания схема сварочного трансформатора имеет следующий вид:

Простая схема сварочного трансформатора: 1 - трансформатор; 2 - реактор с переменной индуктивностью; 3 - электрод; 4 - свариваемая деталь.

Для ограничения тока короткого замыкания и устойчивого горения дуги трансформатор должен иметь круто падающую внешнюю вольт-амперную характеристику (. Для этого либо используют трансформаторы с увеличенным рассеянием, вследствие чего сопротивление при коротком замыкании оказывается у них в несколько раз больше, чем у обычных силовых трансформаторов. Либо в цепь с трансформатором с нормальным рассеянием включают реактивную катушку с большим индуктивным сопротивлением - дроссель (дроссель может быть включен не в цепь вторичной обмотки, а в цепь первичной, где меньше ток). Если у дросселя можно изменять индуктивность, регулируя её, изменяют форму внешней вольт-амперной характеристики трансформатора и ток дуги I 21 или I 22 , соответствующий напряжению дуги Uд.

Регулирование сварочного тока . Сила тока в сварочных трансформаторах может регулироваться изменением индуктивного сопротивления цепи (амплитудное регулирование с нормальным или увеличенным магнитным рассеянием) или с помощью тиристоров (фазное регулирование).

В трансформаторах амплитудного регулирования, необходимые параметры сварочного тока обеспечиваются перемещением подвижных катушек, магнитных шунтов или с помощью отдельной реактивной катушки как на рисунке выше. При этом синусоидальная форма переменного тока не изменяется.

Схема сварочного трансформатора с подвижными обмотками: 1 - первичная обмотка, 2 - вторичная, 3 - стержневой магнитопровод, 4 - винтовой привод.

Схема сварочного трансформатора с подвижным магнитным шунтом: 1 - первичная обмотка, 2 - вторичная, 3 - стержневой магнитопровод, 4 - подвижный магнитный шунт, 5 - винтовой привод.

Может быть простое переключение количества используемых витков обмотки трансформатора, для уменьшения напряжения холостого хода и следовательно тока сварки.

Трансформаторы с тиристорным (фазовым) регулированием состоят из силового трансформатора и тиристорного фазорегулятора с двумя встречно-параллельными тиристорами и системой управления. Принцип фазового регулирования состоит в преобразовании синусоидальной формы тока в знакопеременные импульсы, амплитуда и длительность которых определяются углом (фазой) включения тиристоров.

Схема сварочного трансформатора с тиристорным управлением. БЗ - блок задания, БФУ - блок фазового управления.

Применение тиристорного фазорегулятора позволяет получить сварочный аппарат, характеристики которого выгодно отличаются от характеристик трансформатора с амплитудным регулированием. В более сложных схемах управления, чем на рисунке выше, формируется переменный ток прямоугольной формы. А при этом, например, достигается повышенная скорость перехода импульса через нулевое значение, вследствие чего уменьшается время безтоковых пауз и повышается устойчивость горения дуги и качество сварного шва. Что нельзя сказать про осциллограмму изображенную выше, на ней безтоквые промежутки больше чем у трансформаторов с амплитудным регулированием и качество сварки хуже.

Другое достоинство тиристорных аппаратов заключается в простоте и надежности силового трансформатора. Отсутствие стальных шунтов, подвижных частей и связанных с ними повышенных вибраций делает трансформатор простым в изготовлении и долговечным в работе.

По типу питающей сети сварочные трансформаторы бывают однофазными и трехфазными. Последние, как правило, могут подключаться и к однофазной сети. На рисунке ниже представлены однофазный и трехфазный трансформаторы с регулированием тока магнитным шунтом.

Достоинства и недостатки сварочных трансформаторов . К достоинствам сварочных трансформаторов относятся сравнительно высокий КПД (70-90%), простота эксплуатации и ремонта, надежность и дешевизна.

Список недостатков более обширен. Прежде всего, это низкая стабильность горения дуги, обусловленная свойствами самого переменного тока (наличие безтоковых пауз при переходе электрического сигнала через ноль). Для качественной сварки необходимо использовать специальные электроды, предназначенные для работы при переменном токе. Отрицательно сказываются на стабильности горения дуги и колебания входного напряжения.

Сварочным трансформатором нельзя варить нержавеющую сталь, которая требует постоянного тока, и цветные металлы.

Если мощность сварочного аппарата переменного тока достаточно велика, его вес может доставлять определенные трудности при переносе трансформатора с места на место.

И, тем не менее, недорогой, надежный и неприхотливый сварочный трансформатор - не такой уж плохой выбор для дома. Особенно в том случае, если варить приходится редко, а средств на покупку более функциональной модели не хватает.

Сварочные выпрямители

Сварочные выпрямители - это аппараты, преобразующие переменное напряжение сети в постоянное напряжение электросварки. Существует множество схем построения сварочных выпрямителей с различными механизмами формирования выходных параметров тока и напряжения. Используются различные способы регулирования тока и формирования внешней вольт-амперной характеристики выпрямителей (про вольт-амперную характеристику читайте в конце статьи) : изменение параметров самого трансформатора (подвижные катушки и секционированные обмотки, магнитные шунты), использование дросселя, фазное регулирование с помощью тиристоров и транзисторов. В наиболее простых аппаратах регулирование тока осуществляется трансформатором, а для его выпрямления используются диоды. Силовая часть таких аппаратов состоит из трансформатора, выпрямительного блока на неуправляемых вентилях и сглаживающего дросселя.

Блок-схема сварочного выпрямителя: T - трансформатор, VD - выпрямительный блок на неуправляемых вентилях, L - сглаживающий дроссель.

Трансформатор в такой схеме используется для понижения напряжения, формирования необходимой внешней характеристики и регулирования режима. К более современным и совершенным устройствам относятся тиристорные выпрямители, в которых регулирование режима обеспечивается тиристорным выпрямительным блоком, осуществляющим фазовое управление моментом включения тиристоров. Формирование необходимых внешних характеристик производится введением обратных связей по сварочному току и выходному напряжению.

Блок-схема сварочного выпрямителя: T - трансформатор, VS - тиристорный выпрямительный блок, L - сглаживающий дроссель.

Иногда тиристорный регулятор устанавливают в цепи первичной обмотки трансформатора, тогда выпрямительный блок может быть собран из неуправляемых вентилей - диодов.

Блок-схема сварочного выпрямителя: VS - тиристорный выпрямительный блок, T - трансформатор, VD - выпрямительный блок на неуправляемых вентилях, L - сглаживающий дроссель.

Полупроводниковые элементы выпрямителей нуждаются в принудительном охлаждении. Для этого на них помещают радиаторы, обдуваемые вентилятором.

На рисунке ниже приведена схема сварочного выпрямителя, в котором изменение сопротивления трансформатора и регулирование тока обеспечивается с помощью магнитного шунта - его смыканием или размыканием с помощью ручки на передней панели аппарата.

Принципиальная электрическая схема сварочного выпрямителя с магнитным шунтом: А - автоматический выключатель, Т - трансформатор, Др - магнитный шунт, Л - светосигнальная арматура, М - электровентилятор, VD - диодный выпрямительный блок, RS - шунт, PA - амперметр.

Однофазные схемы выпрямления переменного напряжения используются в цепях с небольшой потребляемой мощностью. По сравнению с однофазными, трехфазные схемы обеспечивают существенно меньшую пульсацию выпрямленного напряжения. Работа трехфазной мостовой схемы выпрямления Ларионова с использованием диодов, применяемая во многих сварочных выпрямителях, показана на рисунке ниже.

Достоинства и недостатки сварочных выпрямителей . Основное преимущество выпрямителей, по сравнению с трансформаторами, заключается в использовании в них для сварки постоянного тока, обеспечивающего надежность зажигания и устойчивость горения сварочной дуги и, как следствие, более качественный шов. Имеется возможность варить не только углеродистую и низколегированную, но и нержавеющую сталь, и цветные металлы. Немаловажно и то, что сварка выпрямителем дает меньшее количество брызг. В сущности, этих преимуществ вполне достаточно для однозначного ответа на вопрос, какой сварочный аппарат выбрать - трансформатор или выпрямитель. Если, разумеется, не принимать во внимание цен.

К недостаткам следует отнести относительно большой вес аппаратов, потерю части мощности, сильную "просадку" напряжения в сети при сварке. Последнее относится и к сварочным трансформаторам.

Сварочные инверторы

Слово "инвертор" в своем исходном значении означает устройство для преобразования постоянного тока в переменный. На рисунке ниже приведена упрощенная схема сварочного аппарата инверторного типа.

Блок-схема сварочного инвертора: 1 - сетевой выпрямитель, 2 - сетевой фильтр, 3 - преобразователь частоты (инвертор), 4 - трансформатор, 5 - высокочастотный выпрямитель, 6 - блок управления.

Работа сварочного инвертора происходит следующим образом. Переменный ток частотой 50 Гц поступает на сетевой выпрямитель 1. Выпрямленный ток сглаживается фильтром 2 и преобразуется (инвертируется) модулем 3 в переменный ток с частотой в несколько десятков кГц. В настоящее время достигаются частоты в 100 кГц. Именно этот этап является самым важным в работе сварочного инвертора, позволяющим добиться огромных преимуществ по сравнению с другими типами сварочных аппаратов. Далее с помощью трансформатора 4 высокочастотное переменное напряжение понижается до значений холостого хода (50-60В), а токи повышаются до величин, необходимых для осуществления сварки (100-200А). Высокочастотный выпрямитель 5 выпрямляет переменный ток, который совершает свою полезную работу в сварочной дуге. Воздействуя на параметры преобразователя частоты, регулируют режим и формируют внешние характеристики источника.

Процессы перехода тока из одного состояния в другое контролируются блоком управления 6. В современных аппаратах эта работа выполняется транзисторными модулями IGBT, являющимися самыми дорогими элементами сварочного инвертора.

Система управления с помощью обратных связей формирует идеальные выходные характеристики для любого способа электросварки (про вольт-амперную характеристику читайте в конце статьи) . Благодаря высокой частоте, вес и размеры трансформатора снижаются в разы.

По своей функциональности выпускаются инверторы следующих типов:

для ручной дуговой сварки (ММА);
для аргонно-дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG);
для полуавтоматической сварки в среде защитных газов (MIG/MAG);
универсальные аппараты для работы в режимах ММА и TIG;
полуавтоматы для работы в режимах ММА и MIG/MAG;
аппараты для воздушно-плазменной резки.

Как видно, значительную часть объема занимают радиаторы системы охлаждения.

Достоинства инверторов . Достоинства сварочных инверторов велики и многочисленны. Прежде всего, впечатляет их малый вес (4-10 кг) и небольшие размеры, позволяющие легко перемещать аппарат от одного места сварки к другому. Это достоинство обусловлено меньшим размером трансформатора благодаря большой частоте преобразуемого им напряжения.

Исключение из схемы силового трансформатора позволило также избавиться от потерь на нагрев обмоток и перемагничивание железа сердечника и добиться высокого КПД (85-95%) и идеального коэффициента мощности (0,99). При сварке электродом диаметром 3 мм потребляемая из сети мощность для сварочного аппарата инверторного типа не превышает 4 кВт, а для сварочного трансформатора или выпрямителя эта цифра равна 6-7 кВт.

Инвертор способен воспроизводить практически все виды внешних вольт-амперных характеристик. Это означает, что с его помощью можно выполнять все основные виды сварок - MMA, TIG, MIG/MAG. Аппарат обеспечивает сварку легированных и нержавеющих сталей и цветных металлов (в режиме MIG/MAG).

Аппарат не требует частых и длительных охлаждений при интенсивной работе, как этого требуют другие бытовые типы сварочных аппаратов. Его ПВ достигает 80%.

Инвертор обладает плавной регулировкой сварочных режимов в широком диапазоне токов и напряжений. Он имеет значительно более широкий, чем у обычных аппаратов, интервал регулировки сварочного тока - от нескольких ампер до сотен и даже тысяч. Для бытового пользования особенно важны малые токи, позволяющие производить сварку тонкими (1,6-2 мм) электродами. Инверторы обеспечивают качественное формирование шва в любых пространственных положениях и минимальное разбрызгивание при сварке.

Микропроцессорное управление устройством обеспечивает устойчивую обратную связь по току и напряжению. Это позволяет обеспечить полезнейшие и удобнейшие функции Arc Force, Anti Stick и Hot Start. Суть всех их состоит в качественно новом управлении сварочным током, позволяющим сделать сварку максимально комфортной для сварщика.

Функция Hot Start (горячий старт) обеспечивает автоматическое увеличение тока в начале сварки, облегчающее поджог дуги.
Функция Anti Stick (анти-залипание) является своего рода антиподом функции Hot Start. При соприкосновении электрода с металлом и возникновении угрозы его прилипания, сварочный ток автоматически снижается до тех значений, которые не вызывают расплавления электрода и его приваривания к металлу.
Функция Arc Force (форсирование дуги) реализуется тогда, когда происходит отделение большой капли металла от электрода, сокращающей длину дуги и грозящей залипанием. Автоматическое увеличение сварочного тока на очень короткое время препятствует этому.

Эти удобные функции позволяют сварщикам невысокой квалификации успешно справляться со сваркой самых сложных металлоконструкций. Для тех, кто хоть раз поработал со сварочным инвертором, вопроса - какой сварочный аппарат лучше - не существует. После трансформатора или выпрямителя работа с инвертором превращается в удовольствие. Больше не нужно "долбить" электродом, чтобы зажечь не желающую зажигаться дугу, или судорожно отрывать его, если он намертво приварился. Можно просто поставить электрод на металл и, отрывая его, спокойно зажечь дугу - не беспокоясь о том, что электрод может привариться.

Инверторные сварочные аппараты можно применять при больших падениях напряжения сети. Большинство из них обеспечивают сварку в диапазоне сетевого напряжения 160-250В.

Недостатки сварочных инверторов . Трудно говорить о недостатках такого совершенного устройства, каким является сварочный инвертор и, тем не менее, они есть. Прежде всего, это относительно высокая цена аппарата и дороговизна его ремонта. При выходе из строя модуля IGBT придется заплатить сумму, равную 1/3 - 1/2 стоимости нового аппарата.

Инвертор предъявляет повышенные требования, по сравнению с другими сварочными аппаратами, к условиям хранения и эксплуатации, обусловленные его электронной начинкой. Аппарат плохо реагирует на пыль, поскольку она ухудшает условия охлаждения транзисторов, которые сильно греются в процессе работы. Их охлаждают с помощью алюминиевых радиаторов, осаждение пыли на которые ухудшает отдачу тепла.

Не любит электроника и низких температур. Любая минусовая температура нежелательна из-за появления конденсата на платах, а минус 15°С могут стать критическими. Хранение и работа инвертора в неотапливаемых гаражах и мастерских в зимнее время нежелательны.

Сварочные полуавтоматы

Говоря о сварочном оборудовании, нельзя обойти вниманием полуавтоматы - аппараты для сварки в среде защитных газов с механизированной подачей сварочной проволоки.

Сварочный полуавтомат состоит из:

источника тока;
блока управления;
механизма подачи сварочной проволоки;
пистолета (горелки) с рукавом-электропроводом, по которому осуществляется подача защитного газа, проволоки и электрического сигнала;
системы подачи газа, состоящей из баллона с газом, электромагнитного газового клапана, газового редуктора и шланга.

В качестве источника тока используются сварочные выпрямители или инверторы. Использование последних повышает качество сварки и увеличивает количество свариваемых материалов.

По конструктивному исполнению сварочные полуавтоматы бывают двухкорпусными и однокорпусными. У последних источник питания, блок управления и механизм подачи проволоки размещены в одном корпусе. У двухкорпусных моделей механизм подачи проволоки вынесен в отдельный блок. Обычно это профессиональные модели, поддерживающие длительную эксплуатацию на повышенном токе. Иногда они оснащаются системой водяного охлаждения пистолета.

Сварка полуавтоматом в режиме ММА ничем не отличается от работы с обычным сварочным аппаратом. При использовании режима MIG/MAG электрическая дуга горит между непрерывно подаваемой плавящейся сварочной проволокой и материалом. Углекислый газ (или его смесь с аргоном), подаваемый через пистолет, защищает зону сварки от вредного воздействия кислорода и азота, содержащихся в воздухе. С использованием сварочных полуавтоматов варят высоколегированные и нержавеющие стали, алюминий, медь, латунь, титан.

Полуавтоматическая сварка являются одной из самых современных технологий дуговой сварки, идеально подходящей не только для производства, но и для дома. Полуавтоматы получили широкое распространение в промышленности и быту. Есть информация, что в настоящее время в России до 70% всех сварочных работ производятся именно сварочными полуавтоматами. Этому способствует широкая функциональность оборудования, высокое качество сварки и простота эксплуатации. Сварочный полуавтомат очень удобен для сварки тонкого металла, в частности, автомобильных кузовов. Ни одно предприятие автосервиса не обходится без этого удобнейшего оборудования.

Выбор сварочного аппарата

Выбор сварочного аппарата должен производиться под определенные потребности. Прежде чем отправляться в магазин, необходимо знать ответы на следующие вопросы.

Какой металл - по марке и толщине - предстоит варить?
В каких условиях будет производиться работа?
В каком объеме?
Каковы требования к качеству работ и квалификации сварщика?
И, наконец, какая сумма может быть потрачена на приобретение сварочного аппарата?

В зависимости от ответов на эти вопросы и должны быть сформированы требования к приобретаемому оборудованию.

Если варить придется не только углеродистую и низколегированную сталь, но и высоколегированную и нержавеющую, то выбор нужно делать между сварочным выпрямителем и инвертором. Если предстоит сваривать металлы требующие защиты от кислорода или азота воздуха, например алюминий, то потребуется сварка в среде защитных газов, которую может обеспечить полуавтомат с режимом MIG/MAG.

Вообще, если говорить об универсальности оборудования, то лучшим выбором, пожалуй, будет полуавтомат с режимами MMA и MIG/MAG. Его наличие позволит выполнять практически любую работу по сварке металлов, с которой только приходится сталкиваться в обыденной жизни.

Если приходится иметь дело с тонким (тоньше 1,5 мм) металлом, предпочтение следует отдать опять же полуавтомату.

Работа при минусовой температуре, особенно при значениях ниже 10-15 °C, нежелательна для инверторов. Плохо сказывается на них также сильная запыленность. Вывод таков. Если работать предстоит при очень низких температурах в условиях большой запыленности, возможно, не останется иного варианта, как выбрать сварочный аппарат без суперсовременной электроники - сварочный трансформатор, выпрямитель на диодах или полуавтомат на базе последнего.

Высокие требования к качеству сварки и низкая квалификация сварщика однозначно склоняют к выбору сварочного инвертора с его удобством в работе и функциями Arc Force, Anti Stick, Hot Start.

Большой объем работ требует от сварочного аппарата высокой ПВ (продолжительности включения), иначе слишком много времени уйдет на простои во время его охлаждений. ПВ - одна из характеристик, которые отличают бытовые сварочные аппараты от профессиональных. У последних она достаточно велика или достигает даже 100%, что означает, что аппарат может работать без перерыва как угодно долго. Если говорить о бытовых моделях, то ПВ инверторов значительно превосходит ПВ сварочных трансформаторов и выпрямителей. В качестве минимального значения ПВ лучше принять 30%.

Выбирая сварочный аппарат, нужно подумать и о соседях. Если варить придется много, а напряжение в сети низкое и неустойчивое, для дома следует выбрать сварочный аппарат с учетом потребляемой им мощности. Постоянное мигание лампочек, происходящее при работе мощных сварочных трансформаторов и выпрямителей, возбуждает всеобщую ненависть к соседям-сварщикам. Инвертор с его экономным потреблением энергии и функцией противозалипания электрода не повредит добрососедским отношениям. При контакте электрода со свариваемым металлом сварочный трансформатор просаживает питающую сеть, инвертор же просто уменьшает сварочный ток (напряжение на клеммах), плюс инвертор более работоспособен при низком напряжении сети.

Основные требования к источникам тока для сварки

Чтобы отвечать своему предназначению, источники тока должны удовлетворять определенным требованиям, к основным из которых относятся следующие:

напряжение холостого хода должно обеспечивать зажигание дуги, но не быть выше значений, которые являются безопасными для сварщика;
источники питания должны иметь устройства, регулирующие сварочный ток в необходимых пределах;
сварочные аппараты должны иметь заданную внешнюю вольт-амперную характеристику, согласующуюся со статической вольт-амперной характеристикой сварочной дуги.

Дуга может возникать либо в случае пробоя газа (воздуха), либо в результате соприкосновения электродов с последующим их отведением на расстояние нескольких миллиметров. Первый способ (пробой воздуха) возможен только при больших напряжениях, например, при напряжении 1000В и зазоре между электродами в 1 мм. Такой способ возбуждения дуги обычно не применяется из-за опасности высокого напряжения. При питании дуги током высокого напряжения (более 3000В) и высокой частоты (150-250 кГц) можно получить пробой воздуха при зазоре между электродом и деталью до 10 мм. Такой способ зажигания дуги менее опасен для сварщика и его нередко используют.

Второй способ зажигания дуги требует разности потенциалов между электродом и изделием 40-60В, поэтому применяется чаще всего. Когда электрод соприкасается с изделием, создается замкнутая сварочная цепь. В момент, когда электрод отводится от изделия, электроны, которые находятся на нагретом от короткого замыкания катодном пятне, отрываются от атомов и электростатическим притяжением двигаются к аноду, образуя электрическую дугу. Дуга быстро стабилизируется (в течение микросекунды). Электроны, которые выходят из катодного пятна, ионизируют газовый промежуток и в нем появляется ток.

Скорость зажигания дуги зависит от характеристик источника питания, от силы тока в момент соприкосновения электрода с изделием, от времени их соприкосновения, от состава газового промежутка. На скорость возбуждения дуги влияет, в первую очередь, величина сварочного тока. Чем больше величина тока (при одном и том же диаметре электрода), тем большим становится величина сечения катодного пятна и тем большим будет ток в начале зажигания дуги. Большой электронный ток вызовет быструю ионизацию и переход к устойчивому дуговому разряду.

При уменьшении диаметра электрода (т.е. при увеличении плотности тока) время перехода к устойчивому дуговому разряду еще больше сокращается.

На скорость зажигания дуги влияют также полярность и род тока. При постоянном токе и обратной полярности (т.е. плюс источника тока подключается к электроду) скорость возбуждения дуги выше, чем при переменном токе. Для переменного тока напряжение зажигания должно быть не менее 50-55В, для постоянного тока - не менее 30-35В. Для трансформаторов, которые рассчитаны на сварочный ток 2000А, напряжение холостого хода не должно превышать 80В.

Повторные зажигания сварочной дуги после ее угасания из-за коротких замыканий каплями электродного металла будут возникать самопроизвольно, если температура торца электрода будет достаточно высокой.

Внешняя вольт-амперная характеристика источника представляет собой зависимость напряжения на клеммах и тока.

На схеме источник имеет постоянную электродвижущую силу (Еи) и внутреннее сопротивление (Zи), состоящее из активной (Rи) и индуктивной (Xи) составляющих. На внешних зажимах источника имеем напряжение (Uи). В цепи "источник-дуга" идет сварочный ток (Iд), одинаковый для дуги и источника. Нагрузкой источника является дуга с активным сопротивлением (Rд), падение напряжения на ней Uд=I Rд.

Уравнение для напряжения на внешних зажимах источника получается следующее: Uи = Eи - Iд Zи.

Источник может работать в одном из трех режимов: холостой ход, нагрузка, короткое замыкание. При холостом ходе дуга не горит, ток отсутствует (Iд=0). В этом случае напряжение источника, называемое напряжением холостого хода, имеет максимальное значение: Uи = Eи.

При нагрузке по дуге и источнику идет ток (Iд), а напряжение (Uи) ниже, чем при холостом ходе, на величину падения напряжения внутри источника (Iд Zи).

При коротком замыкании Uд=0, поэтому и напряжение на клеммах источника Uи=0. Ток короткого замыкания Iк=Eи/Zи.

Экспериментально внешняя характеристика источника снимается измерением напряжения (Uи) и тока (Iд) при плавном изменении сопротивления нагрузки (Rд), при этом дуга имитируется линейным активным сопротивлением - балластным реостатом.

Графическое представление полученной зависимости и есть внешняя статическая вольт-амперная характеристика источника. При уменьшении сопротивления нагрузки увеличивается ток и снижается напряжение источника. Таким образом, в общем случае внешняя статическая характеристика источника - падающая.

Бывают сварочные аппараты с крутопадающими, пологопадающими, жесткими и даже возрастающими вольт-амперными характеристиками. Есть и универсальные сварочные аппараты, характеристики которых могут быть крутопадающими и жесткими.

Внешние вольт-амперные характеристики сварочных аппаратов: 1 - крутопадающая, 2 - пологопадающая, 3 - жесткая, 4 - возрастающая.

Например, обычный трансформатор (с нормальным рассеянием) имеет жесткую характеристику, а возрастающая характеристика достигается путем обратной связи, когда с ростом тока электроника увеличивает напряжение источника.

При ручной дуговой сварке применяются сварочные аппараты с крутопадающей характеристикой.

Сварочная дуга тоже имеет вольт-амперную характеристику.

Сперва с увеличением тока напряжение резко падает, так как увеличивается площадь сечения столба дуги и его электропроводность. Затем с увеличением тока напряжение почти не изменяется, так как площадь сечения столба дуги увеличивается пропорционально току. Потом с увеличением тока напряжение возрастает, так как площадь катодного пятна не увеличивается из-за ограниченного сечения электрода.

При увеличении длины дуги вольт-амперная характеристика смещается вверх. Изменение диаметра электрода отражается на положении границы между жестким и возрастающим участками характеристики. Чем больше диаметр, тем при большем токе произойдет заполнение торца электрода катодным пятном, при этом возрастающий участок сместится вправо (на рисунке ниже показано пунктирной линией).

Стабильное горение дуги возможно при условии, если напряжение дуги равно напряжению на внешних зажимах источника питания. Графически это выражается в том, что характеристика сварочной дуги пересекается с характеристикой источника питания. На рисунке ниже показаны три характеристики дуги различной длины - L 1 , L 2 , L 3 (L 2 >L 1 >L 3) и крутопадающая характеристика источника питания.

Пересечение вольт-амперных характеристик источника и дуги (L 2 >L 1 >L 3).

Точки (A), (B), (C) выражают зоны устойчивого горения дуги при разной её длине. Видно, что чем больше будет наклон характеристики источника, тем меньше будет изменение сварочного тока при колебании длины дуги. А ведь длина дуги поддерживается в процессе горения вручную, потому не может быть стабильной. Вот почему только при крутопадающей характеристике трансформатора колебания кончика электрода в руках сварщика будут не сильно сказываться на стабильности горения дуги и качестве сварки.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Опытный сварщики, если у него возникнет нужда в выборе сварочного аппарата, будет опираться на свой опыт прошлых лет и остановит свой взор на самом лучшем и надежном агрегате. Для начинающих сварщиков, которые, как правило, затрудняются с выбором сварочного аппарата и предназначена эта статья.

Для начала нужно познакомиться с тем, какие типы сварочных аппаратов бывают. Их очень много, но мы рассмотрим самые распространенные. Самые популярные — ручные сварочные аппараты, в которых используют электроды разных диаметров. Еще бывают такие, как:
— аппараты для механической сварки, в которых используется плавящийся электрод;
— аппараты, проводящие аргонно-дуговую сварку, то есть неплавящимися электродами;
— с использованием автоматически плавящегося электрода в сочетании с флюсом;
— сварочные трансформаторы;
— сварочные генераторы;
— сварочные инверторы;
— устройства, проводящие контактно-точечную сварку.
Сейчас мы более подробно познакомимся с последним видом.

Сварочные трансформаторы переменного тока

Типы сварочных аппаратов можно описывать, начиная со сварочных трансформаторов переменного тока. Они работают при помощи плавящихся металлических электродов. Агрегат это не очень дорого стоит и отлично подходит для сварки черных металлов внахлест и встык. Конструкция такого сварочного аппарата довольно надежна и он весьма прост в эксплуатации. Используются электроды с рутиловым или фтористо-кальцевым покрытием. Рабочее напряжение – 220В, но для разных напряжений в нем, как правило, предусмотрена регулировка силы тока, причем, выбор показателя его зависит от размера электрода.

Сварочные аппараты постоянного тока

Такие аппараты используются с плавящимся электродами и отличаются они от вышеописанных более сложной конструкцией, что делает его дороже. Ток на выходе у такого агрегата постоянный и получается он благодаря использованию в цепи диодного и тиристорного выпрямителя. Правда, такое положение дел оказывает влияние на мощность, которая теряется. Однако, наличие постоянного тока дает возможность получать стабильную дугу. Этот сварочный аппарат позволяет проводить работы, как с черными, так и цветными металлами, нужно только правильно подобрать электроды. Этот агрегат пригодиться профессиональным сварщикам, а для личного домашнего владения больше подходит более простой сварочный аппарат.

Сварочные аппараты, работающие в среде активного или инертного газа

Если говорить о такой теме, как типы сварочных аппаратов, то нельзя упомянуть и о таких агрегатах. Они нужны для полуавтоматической сварки. Данные аппараты отличаются универсальностью и используются для бытовых нужд, а также для ремонта авто. Стоят они дорого, но имеют высокую производительность, надежны и удобны. Работает он с газом или без газа и состоит из выпрямителя, трансформатора, редуктора, привода проволоки и рукава с горелкой. Есть возможность установки бобины с проволокой прямо на аппарат, что касается ее выбора, то это зависит от того, какой материал используется для сварки. Также следует учитывать, что и для сварки разных металлов требуется разный газ, например, для железа — углекислый, а для стали – смесь из аргоны и углекислоты.

Инверторные сварочные аппараты

На данное время весьма популярны и наиболее современны. Они имеют небольшие габариты и легкий вес. Среди неоспоримых достоинств: высокая частота напряжения, автономность, компактность, высокая производительность. Видимо, поэтому он и стоит дороговато.