Выбор сварочного аппарата: основные типы и их особенности

Впервые сварка промышленного стандарта была использована в 1888 году — это была примитивная методика, основанная на высокотемпературном электрическом разряде. В начале 20 века технология сварки получила дальнейшее развитие — трехфазные трансформаторы, переменный ток и современные материалы позволили значительно улучшить качество сварного шва.

К настоящему времени появились новые технологии, которые способствуют возникновению более современных подходов к сварке. Существует несколько десятков видов сварочных методик, которые относятся к одной из трех классификаций:

• термические (дуговая, газопламенная, плазменная, лазерная и лучевая);
• термомеханические (точечная, стыковая, кузнечная, диффузионная и рельефная);
• механическая (ультразвуковая, взрывная).

Самым популярным способом соединения металлов остается дуговая сварка, что объясняется такими факторами, как:

• простота и технологичность;
• безопасность для персонала;
• прочность соединения;
• универсальность.

В любом случае, выбор конкретной модели сварочного аппарата зависит как от вида сварочной методики, так и от требуемых характеристик соединения, вида металлов и целого ряда других параметров. В этой статье будет подробно рассмотрен процесс сварки, а также эффективность и функциональность самых востребованных типов сварочных аппаратов.

Основы сварочных технологий

В основе любой методики сварки лежит принцип высокотемпературного соединения. При дуговой сварке высокая температура достигается посредством электрического разряда особого типа (дуговой). Природа этого разряда схожа с таковой у короткого замыкания.

На концы двух электродов подается высокое напряжение — до тех пор, пока не произойдет пробой воздушной среды. В результате появляется видимое искрение, которое ионизирует воздух, создавая высокотемпературную плазму. Как итог — дуга становится проводником, обеспечивая непрерывность электрического разряда.

Процесс возникновения стабильной электрической дуги называется сварочным розжигом. После этого ток от сварочного аппарата подается напрямую к заготовке, обеспечивая точечный нагрев поверхностей, которые крепко сплавляются и образуют физико-химическое соединение — характерный сварочный шов.

Подобные процессы характерны для всех видов сварки. Меняются характеристики дуги, используются различные вспомогательные технологии — но сам процесс соединения металлов остается неизменным. Поэтому при выборе сварочного аппарата стоит исходить из требуемых параметров и характеристик: используемого напряжения, мощности и продолжительности времени работы, прочности сварного шва и некоторых других.

Типы сварочных аппаратов

Все сварочные аппараты подразделяются на две основные группы: бытовые и профессиональные. Бытовые рассчитаны на относительно небольшую продолжительность работы, могут подключаться к бытовой сети (220В), имеют компактные габариты. Среди недостатков стоит отметить значительные эксплуатационные ограничения и относительно невысокую скорость работы.

Профессиональные сварочные аппараты способны преобразовывать напряжение в силу тока свыше 300 Ампер. Они отличаются наличием собственной системы электрического преобразования, что обуславливает их большие размеры. Кроме того, они весьма требовательны к обслуживающему персоналу — важна точность подвода электронов, контроль за напряжением и знание особенностей свариваемых металлов.

По своим характеристикам как бытовые, так и профессиональные сварочные аппараты классифицируются по видам источника питания:

• трансформаторы;
• выпрямители;
• инверторы;
• полуавтоматы;

Фактически, любой сварочные аппарат представляет собой специализированный преобразователь электроэнергии. Рассмотрим подробнее представленные виды данных устройств, их технические особенности и эксплуатационные характеристики.

Трансформаторные сварочные аппараты

В настоящий момент — самый популярный тип устройств. Питаются от сети со стандартной частотой в 50 Гц. Преобразование тока происходит посредством силового трансформатора — надежного устройства, которое состоит из магнитной катушки и сердечника. От характеристик трансформатора зависят характеристики выходной дуги: чем меньше витков — тем больше сила тока, и наоборот. В современных трансформаторах предусмотрена возможность механической регулировки силы тока посредством перемещения витков на катушечной обмотке.

Среди преимуществ подобных устройств можно отметить следующие:

• низкая стоимость;
• простая конструкция;
• легкость в эксплуатации;
• возможность ремонта “в полевых условиях”;
• надежность и устойчивость;

Разумеется, есть и недостатки — причем весьма серьезные:

• очень высокий вес и габариты;
• трудность контроля хода дуги;
• относительно невысокое качество шва;
• КПД преобразования — не выше 80% (часто около 60-70%);

В целом, данный вид сварочных аппаратов можно назвать универсальной рабочей лошадкой. Они прекрасно справляются со своими задачами, широко используются как в производственных, так и в бытовых условиях.

Сварочные выпрямители

Дальнейшее развитие стандартных трансформаторных сварочных аппаратов. Преобразование тока в устройствах этого типа также производится посредством классического силового трансформатора. Однако после первичного преобразования, ток проходит через особый блок полупроводниковых вентилей — выпрямителей, которые пропускают ток с заданными характеристиками.

По сравнению с трансформаторными устройствами, выпрямители обладают определенными преимуществами. Они обеспечивают стабильную, устойчивую сварочную дугу, которая легко контролируется. Среди остальных плюсов можно выделить следующие:

• отличное качество сварного шва;
• меньшие габариты;
• возможность работы с особыми металлами (цветными, драгоценными, теплостойкими);

Из недостатков можно отметить цену — она лишь немногим ниже инверторных аппаратов (о которых будет рассказано чуть ниже), а также необходимость обеспечить отдельное питание.

Инверторные сварочные аппараты

Самый современный тип сварочных аппаратов для дуговой сварки — впервые в промышленных масштабах их начали использовать только в конце 80-х годов. В технологическом смысле инверторы представляют собой многофазные транзисторные выпрямители. Электрическая энергия в таких преобразователях многократно выпрямляется, после чего приобретает нужные характеристики, проходя через специальный фильтр.

Отличительной особенностью инверторных сварочных аппаратов является их способность преобразовывать даже ток со стандартными бытовыми характеристиками (220В и 50Гц). Специальный встроенный фильтр обеспечивает высокую силу тока при пониженном напряжении, что повышает уровень безопасности и снижает нагрузку на сеть. Благодаря этому удалось значительно снизить габариты устройства — даже профессиональные инверторы вполне компактны и могут переноситься вручную.

Среди остальных преимуществ данного типа устройств следует отметить следующие:

• высокий КПД — от 80 до 90% при минимальных потерях энергии;
• устойчивость к длительным режимам работы;
• широкая вариативность регулировки электрического тока;
• высокая стабилизация электрической дуги;
• превосходное качество сварного шва.

Посредством инверторных сварочных аппаратов можно соединять даже трудносвариваемые материалы, что делает их идеальным выбором для точной сварки в условиях частных мастерских и в любых других случаях, когда требуется высокое качество сварки, компактность и мобильность.

Нельзя не упомянуть и недостатки. В основном, они связаны с недостаточной распространенностью инверторов. Высокая стоимость, трудность и дороговизна обслуживания и ремонта, весьма сложная электронная начинка и чувствительность к физическим воздействиям — все это ограничивает использование инверторных сварочных аппаратов.

Сварочные полуавтоматы

Сварочные полуавтоматы — это отдельная группа устройств, в которую включаются специализированные стационарные установки. Они состоят из отдельного источника питания, системы управления, системы распределения и подачи газа, горелки и дугового блока. От остальных сварочных аппаратов они отличаются принципом работы.

Соединение металлов происходит посредством расплавления в дуговой зоне особой проволоки. Расплавленная проволока подается в рабочую зону, где застывает и прочно скрепляет детали. Это обуславливает определенные недостатки данных аппаратов:

• высокая специализация;
• необходимость приобретать дорогие расходные материалы;
• требования к квалификации персонала;
• стационарность;
• требования к источнику питания.

Можно сказать, что полуавтоматы — это узкоспециализированные сварочные аппараты. Они обеспечивают ювелирное качество шва. С их помощью можно сваривать тонколистовые детали, драгоценные металлы, легированные сплавы и другие материалы. Они широко применяются в автомастерских и других специализированных учреждениях.

Источник - промышленный портал Промразвитие