Сварочные аппараты

Содержание:

1. Назначение сварочных аппаратов
2. Виды сварочных аппаратов по типу источника питания
3. Классификация по типу сварки
4. Техника безопасности при сварочных работах
5. Выбор сварочного оборудования
6. Топ популярных производителей
7. Что лучше: трансформатор или инвертор

Современные сварочные аппараты — высокотехнологичные устройства, обеспечивающие надежное соединение отдельных металлических элементов в единое изделие или конструкцию.

На рынке существует огромное количество моделей по назначению, функционалу, источникам тока, режимам сварки и другим параметрам.

Рассмотрим, какие бывают сварочные аппараты, их особенности, достоинства и недостатки.

Назначение сварочных аппаратов

Сварочные аппараты относятся к наиболее распространенному оборудованию, используемому в строительстве, коммунальном хозяйстве, производственных сферах, в быту.

Три основные группы приборов:

• бытовые, силой тока до 150 ампер;
• полупрофессиональные — 150–250 ампер, используемые на стройках и небольших производствах;
• профессиональные — более 250 ампер, применяемые на больших производственных предприятиях.

Они применяются для сварки черного железа и нержавеющей стали, цветных металлов, чугуна и их сплавов.

При помощи сварочников можно раскраивать листовой металл, резать профили, арматуру.

Виды сварочных аппаратов по типу источника питания

Основу любого сварочного аппарата составляет источник питания, преобразующий сетевой ток в сварочный.

По типу источника питания аппараты можно разделить на инверторные, трансформаторные, выпрямители и полуавтоматы.

Инвертор

Инверторы

Имеют компактные размеры, легкий вес, удобны в использовании.

Конструкция включает в себя:

• понижающий трансформатор, снижающий напряжение и повышающий силу тока;
• транзисторный блок, преобразовывающий постоянный ток в переменный высокой частоты;
• выпрямитель, трансформирующий переменный ток высокой частоты в постоянный, на котором выполняется сварка;
• дроссель-стабилизатор, минимизирующий пульсации тока.

Основой всех современных инверторов являются транзисторы типа IGBT или MOSFET.

Преобразование сетевого напряжение в сварочных инверторах происходит в несколько этапов:

• выпрямление переменного напряжения;
• преобразование постоянного напряжения в переменное высокой частоты;
• понижение переменного высокочастотного напряжения.

На выходе из сварочного трансформатора напряжение еще раз выпрямляется и подается на дугу.

Благодаря двойному преобразованию сварочный ток инвертора всегда с положительным значением и не зависит от сетевого тока.

Полуавтоматические инверторы способны самостоятельно выбирать режим работы. Могут осуществлять такие функции, как высокочастотное возбуждение и удержание дуги, «антизалипание» и другие.

Преимущества инверторов:

• малый вес и габариты;
• высокий уровень безопасности;
• возможность дистанционной регулировки;
• низкий уровень энергопотребления;
• удобство транспортировки;
• плавная регулировка в широком диапазоне.

Потребление электроэнергии у инверторных приборов в 1,5-3 раза ниже, чем у сварочных трансформаторов.

Инвертор подходит для аргонодуговой сварки неплавящимися электродами, сваривания чугуна, нержавейки, цветных металлов с использованием соответствующих расходников.

Основные недостатки:

• высокая стоимость;
• сложность выполнения ремонта собственными силами;
• повышенная чувствительность к низким температурам, пыли и влажности.

Приборы могут эксплуатироваться в температурном диапазоне от -15°С до +40°С.

Сварочный инвертор способен стабильно работать только при условии отсутствия скачков напряжения.

Конструкция сварочного трансформатора.

Трансформаторы

Сварочные трансформаторы представляют собой понижающие устройства, состоящие из следующих основных узлов:

• первичной обмотки, выполненной из изолированного провода;
• вторичной обмотки из изолированного или неизолированного провода;
• магнитопровода или сердечника из туго стянутых металлических пластин определенной формы, покрытых оксидом или лаком.

Первичная и вторичная обмотки располагаются на сердечнике, при этом на вторичной обмотке количество витков меньше, чем на первичной.

Первичная обмотка подключается к источнику переменного тока. Она принимает напряжение из однофазной или трехфазной сети и генерирует магнитный поток, замыкающийся на сердечнике прибора.

Далее напряжение передается на вторичную обмотку.

Сила тока регулируется с помощью изменения зазора между катушками входа и выхода: чем этот показатель меньше, тем больше сила тока.

Агрегат работает по принципу магнитной индукции. Обмотки, взаимодействуя, генерируют сварочную дугу, обеспечивающую соединение металлических заготовок или резку цельных стальных элементов.

Сварка трансформаторами ведется на переменном токе.

К преимуществу сварочных трансформаторов относятся:

• высокое качество сварных швов;
• простота и надежность;
• низкая стоимость.

Основные недостатки:

• крупные габариты и большой вес;
• шумность работы и низкая стабильность горения дуги;
• зависимость от колебаний сетевого напряжения.

Помимо стандартных узлов, сварочные трансформаторы могут комплектоваться дополнительными обмотками, конденсаторами, стабилизаторами и фазорегуляторами.

Для сварки трансформаторами лучше использовать специальные электроды для переменных токов, имеющие повышенные стабилизирующие свойства.

Выпрямители

По сути это усовершенствованный вариант трансформатора. Он оснащен диодным блоком, системой регулировки, элементами защиты и запуска.

Сварочные выпрямители понижают переменный ток от сети 220 В до 40-80 В, преобразуя в постоянный, и увеличивают силу тока до 200-400 А.

Все комплектующие заключены в металлический корпус. Вес агрегата составляет более 10 килограммов.

Величина тока настраивается с помощью тиристорной регулировочной платы или магнитного шунта, устанавливаемого на вторичной обмотке.

Выпрямители подходят для сваривания чугуна, низколегированных «черных» сталей, цветных металлов, нержавейки. Для каждого из металлов применяется определенный тип электродов.

Благодаря простоте устройства и отсутствию в конструкции сложных деталей, данные аппараты легко ремонтируются даже собственными руками.

К плюсам выпрямителей относятся:

• бесшумность работы;
• высокое качество шва;
• небольшое разбрызгивание металла;
• минимальные потери энергии холостого хода при высоком КПД;
• широкий диапазон регулирования напряжения и сварочного тока.

Минус — сложности, связанные со свариванием толстостенного проката и тонкостенных конструкций. Это оборудование для опытных сварщиков.

Выпрямители очень чувствительны к колебаниям напряжения. Короткие замыкания могут вызвать выход из строя диодов.

Из-за сложного подбора режима работы сварочные выпрямители мало востребованы у непрофессионалов.

Выпрямитель.

Полуавтоматы

Устройства представляют собой более сложную конструкцию. Используются в основном в профессиональной сфере. Применяются для MIG/MAG и электродуговой сварки.

Свое название аппараты получили из-за механизма, осуществляющего автоматическую подачу сварочной проволоки Одновременно со сварочной проволокой в зону сварки подается защитный газ.

Для работы с разными металлами используются газы:

• углекислый — для сварки черного железа;
• аргон — для сварки алюминия и сплавов;
• смесь углекислого газа с аргоном позволяет варить нержавеющие стали.

Благодаря полуавтоматической технологии не нужно часто менять электроды, как при ручной сварке.

Сварка полуавтоматом обеспечивает:

• высокую производительность;
• качественные сварные швы;
• широкую сферу применения.

Минусы полуавтоматов — сильное разбрызгивание металла и большой расход материалов.

Некоторые модели полуавтоматов работают без газа, с использованием флюсовой проволоки. Флюс в составе проволоки формирует облако защитного газа, предотвращающее окисление металла в сварной ванне. Благодаря флюсу образуется более стабильная дуга.

При сварке флюсом можно отказаться от использования газовых баллонов. Недостаток — в высокой стоимости проволоки.

Полуавтомат сварочный.

Классификация по типу сварки

Существуют десятки технологий сварки, применяемых на производстве и в быту. Рассмотрим самые распространенные.

Газовая сварка

Газосварочные установки являются самыми универсальными из всех видов сварочных аппаратов.

Газ через понижающие давление редукторы подается по шлангам в газовую горелку, где он перемешивается и сгорает.

Суть газовой сварки заключается в расплавлении кромок свариваемых деталей за счет горения кислорода и горючего газа (водорода, пропана, ацетилена) и расплавлении припоя. После остывания получается аккуратный, надежный и прочный шов.

Оборудование для газовой сварки включает:

• газогенератор;
• баллон с кислородом;
• редуктор;
• предохранительные клапаны;
• газовую горелку;
• специальный шланг для подачи газа;
• припои и флюсы.

Оборудование для газовой сварки.

К достоинствам газовой сварки относятся:

• простота технологии;
• несложное оборудование;
• низкая себестоимость сварочных работ;

Газосварочные работы можно производить в любом месте, без привязки к источнику электрической энергии.

Недостатки технологии:

• невозможность автоматизации процесса;
• высокая взрыво- и пожарная опасность транспортировки и хранения используемых баллонов с газом;
• низкая производительность работ.

Газ стоит недорого, но работа с газосварочным оборудованием требует обучения.

С помощью газовой сварки можно производить соединение деталей, наплавку металла, ремонт поврежденных изделий, резку стальных заготовок, раскрой листового проката.

Газосварочные аппараты используют при работе с изделиями из цветных металлов, для наплавки твердых сплавов и цветных металлов на черные, сварки чугуна, инструментальных и низкоуглеродистых сталей. Технология подходит для сваривания деталей толщиной менее пяти миллиметров, элементов сложных конструкций, трубопроводов.

Точечная сварка

Аппараты для точечной сварки имеют выступающие из корпуса клещи.

Назначение — сваривание тонких листов черной и низколегированной стали в одной точке.

Алгоритм работы включает следующие операции:

• фиксацию сложенных в пакеты заготовок с помощью струбцины с прокладками;
• выбор места для точки соединения деталей;
• расположение клещей в месте сварочной точки;
• зажимание клещей, обеспечение надежного электрического контакта между металлом и электродами.

Сталь под действием тока переходит в пластичное состояние и сваривается в нужной точке.

Преимущества точечной сварки в отсутствии расходных элементов и высокой скорости соединений. При работе не выделяются вредные пары и газы.

Специализированные аппараты предназначены для сваривания только листового металла в одной точке. Неудобство работы заключается в необходимости удерживать прибор постоянно на весу.

Плазменная сварка

Аппарат для плазменной сварки включают в себя блок, состоящий из сварочного инвертора, воздушного компрессора и горелочного устройства, внутри которого расположены два электрода, образующих электрическую дугу.

Очищенный воздух подается в ручную горелку, где, разогреваясь до состояния плазмы, воздушный поток выдувается на свариваемую поверхность через охлажденное сопло.

В результате получают качественные, прочные и тонкие швы.
Плазменные установки применяются для сваривания тонколистовой черной и нержавеющей стали, меди, чугуна, а также точного раскроя листовых заготовок.

Аппарат плазменной сварки ESAB.

Ручная дуговая сварка ММА

Сварка ММА — самый распространенный тип сварки, в которой используется металлический стержень, обработанный специальной обмазкой, поддерживающей дугу и защищающей область сварки.

Аппараты используются в основном в строительной отрасли для сварки и резки стального профиля, труб, арматуры толщиной не менее двух миллиметров.

Кроме того, ММА-сварка часто используется в быту — в гараже или на даче.

Полуавтоматическая сварка MIG/MAG

MIG и MAG — дуговая сварка в среде инертных или активных газов. В качестве электрода используется присадочная проволока, смотанная в барабан. Сечение электрода зависит от толщины свариваемого металла.

Через специальный контактор напряжение подается на проволоку. Между металлом и проволокой создается разогретая дуга, плавящая металл и формирующая сварочную ванну. Газ, направленный через сопло горелки, изолирует сварочную ванну от кислорода. После кристаллизации сварочных материалов создается сварной шов.

Процесс основан на преобразовании переменного тока в постоянный.

Аппараты подходят для сваривания различных стальных сплавов и цветных металлов.

К достоинствам сварки MIG/MAG относится:

• хорошая защита сварочной ванны;
• высокая механизация процесса;
• качественный шов;
• минимальное разбрызгивание металла;
• возможность сваривания любых сплавов.

Недостатки:

• дорогие комплектующие;
• необходимость подготовки свариваемых кромок;
• сложность работ на труднодоступных участках.

Основные области применения полуавтоматов — авиастроение, автомобилестроение, автомастерские и другие сферы, где во главу угла ставится максимальное качество шва.

Аргонодуговая сварка

TIG – сварка выполняется в среде аргона или другого инертного газа неплавящимися вольфрамовыми электродами. В качестве присадки используется пруток с легирующими добавками.

Принцип работы аргонодугового аппарата заключается в создании мягкой стабильной дуги, обеспечивающей зону воздействия всего в несколько миллиметров. Благодаря компактной сварочной ванне шов получается равномерным и тонким.

Аргонодуговая сварка применяется в авиа- и машиностроении, энергетике, металлургии и прочих производственных отраслях.

К достоинствам технологии относятся:

• возможность сваривания тончайших, менее 1 мм, деталей без перегрева и деформации изделий;
• создание прочного и герметичного сварного шва;
• сварка практически любых металлов, в том числе меди, латуни, нержавейки.

Недостатки TIG-сварки:

• высокая стоимость аргона;
• сложность технологии, требующая опыта работы и навыков;
• опасность аргона для здоровья.

Несмотря на то, что при аргонодуговой сварке электроды не применяются, вольфрамовый пруток также требует периодической замены.

На выбор параметров сварки влияет вид свариваемого металла или сплава, толщина заготовки, диаметр электрода, характер шва.

Техника безопасности при сварочных работах

Сварочные работы осуществляются при сильном разогреве металла до температуры плавления и работе при высоком напряжении.

Опасность могут представлять:

• удар током при отсутствии заземления;
• брызги раскаленного металла;
• ультрафиолетовое и световое излучение;
• поражение органов дыхания токсичными газами;
• возгорание от искр, попадающих на одежду или легковоспламеняющиеся предметы;
• повышенный шум;
• взрыв газовых баллонов при разгерметизации.

До начала работ все оборудование должно быть заземлено или подключено к нулю.

Провода и кабели не должны иметь механических повреждений — прожогов, трещин, нарушения изоляции.

Приборы должны подключаться к электропитанию через распределительный щит с предохранителями.

Перед началом работ тщательной проверке следует подвергать газовое оборудование: редуктор, горелку, инжектор, баллоны с газом на отсутствие утечек.

Снизить опасность сварочных работ способно соблюдение правил техники безопасности:

• в зоне работ не должны находиться легковоспламеняющиеся и взрывоопасные предметы;
• рабочее место сварщика должно быть огорожено и оборудовано эффективной вытяжной вентиляцией;
• для защиты глаз и кожи лица от воздействия яркого света, возникающего в процессе сварки, необходимо пользоваться специальной маской;
• сварщик должен носить специальный костюм из огнеупорного материала, брезентовые рукавицы и закрытую обувь на толстой подошве;
• переносить сварочное оборудования можно только после отключения электропитания.

Неукоснительно соблюдать технику безопасности при сварочных работах должны как профессионалы, так и любители.

Выбор сварочного аппарата

Качество сварных соединений зависит от того, насколько правильно выбран сварочный аппарат и подобраны режимы сварки.

При выборе сварочного оборудования следует учитывать следующие характеристики:

• Тип сварочного тока

Ток, используемый для сварки, может быть постоянным или переменным.

Источником постоянного тока служат сварочные генераторы, инверторы и выпрямители.

Источниками переменного тока являются понижающие трансформаторы, запитанные от сети переменного тока 220 или 380 V.

• Диапазон сварочного тока

Показатель характеризуется минимальной и максимальной силой тока и измеряется в амперах (А).

Сила тока зависит от параметров свариваемой заготовки: чем толще металл, тем большее значение тока требуется для сварки.

Для сваривания толстого уголка или швеллера сила тока должна составлять 300 – 500 А. Для тонких изделий используются аппараты 20 – 30 А.

• Питание

Однофазные бытовые и полупрофессиональные аппараты могут работать от бытовой сети 220 В. Они подходят для сварочных работ на даче, в гараже или небольших мастерских.

Более мощное профессиональное оборудование подключается к трехфазной сети 380 В. Используется в условиях промышленных предприятий, на строительных объектах, СТО. Мощные агрегаты позволяют варить сталь толщиной 10-30 мм.

• Напряжение холостого хода

Этот параметр – показатель силы тока подключенного аппарата до зажигания сварочной дуги.

Показатель в диапазоне 30-60 V требует опыта и умения сохранить необходимый зазор 3-5 мм между свариваемой поверхностью и концом электрода.

При силе тока 70-90 V дуга разжигается без особых усилий, позволяя сразу приступать к сварке.

После установки контакта электрода с металлом напряжение автоматически снижается до 12 V, и сварщик может безопасно прикасаться к свариваемым деталям.

• Максимальная мощность

Этот показатель измеряется в кВт и может меняться в диапазоне от 2,5 до 10.

В домах со старой проводкой можно пользоваться устройствами мощностью не выше 3,5 кВт. Более мощные агрегаты можно использовать в зданиях с проводкой и электроприборами, рассчитанными на оборудование высокой мощности.

• Толщина электродов

Прямая зависимость между величиной силы тока, толщиной металла и диаметром электрода отражена в таблице:

При полуавтоматической сварке роль электрода выполняет специальная проволока, диаметр которой выбирается в зависимости от вида и толщины свариваемого металла.

7. Длина и сечение кабеля

При проведении сварочных работ длина кабеля должна позволять осуществлять проварку каждого элемента без перестановки оборудования.

Сечение кабеля подбирается с учетом мощности сварочного аппарата и силы тока электрической дуги.

Увеличение длины кабеля приводит к ухудшению качества сварки из-за падения напряжения в сварочной цепи.

При выборе длины кабеля следует учитывать, что с увеличением пути тока понадобится повышать силу тока и диаметр кабеля.

Сварочный аппарат КЕДР.

Топ популярных производителей

При выборе сварочного оборудования следует отдавать предпочтение известным брендам.

По отзывам потребителей, в топ производителей сварочного оборудования входят:

• ESAB. Приборы мирового лидера в области разработки и производства сварочного оборудования — шведской компании ESAB. Выбор сварочных аппаратов широк — от легких инверторов до мощных промышленных выпрямителей.
• РЕСАНТА. Самая популярная марка сварочников в России. Производится в Латвии компанией S.I.A. RESANTA. Отличается высокой производительностью, качеством сборки, компактными размерами.
• Кедр. Бытовые и промышленные аппараты, разработанные в России, производятся на китайском заводе Riland Industry CO.,Ltd. Приборы устойчивы к перепадам напряжения.
• Fubag. Сварочное оборудование немецкой компании Fubag, более 40 лет выпускающей доступные, надежные и качественные аппараты как для домашних мастеров, так и для профессионалов.
• ELITECH. Известный бренд, принадлежащий российскому концерну ЛИТ Трейдинг. Производственные мощности расположены в Беларуси и Китае. Оборудование отличается компактностью, экономичностью.

Что лучше: трансформатор или инвертор

И трансформатор, и инвертор предназначены для сваривания изделий из металла.

При выборе сварочного аппарата стоит учитывать все аспекты, включая назначение оборудования и финансовые возможности пользователя. 

Трансформатор относится к более простым и дешевым приборам, но имеет ограниченный функционал. С его помощью можно соединять детали из углеродистой стали, чугуна и алюминия толщиной от 1,5 до 30 мм. Сварочные трансформаторы чаще используются на производстве, в стационарных условиях.

Инверторы превосходят трансформаторы по качеству сварных швов. Они более экономичны и потребляют значительно меньше электроэнергии, чем трансформаторы. Выполнение сварки не требует особого обучения и опыта работ.  Если вы умеете варить трансформатором, то перейти на работу инвертором не составит труда.

Приборы оснащены электронной начинкой, простым регулятором силы тока. Большинство моделей могут работать от бытовой сети.

Чтобы нагляднее разобраться в отличиях, рассмотрим сравнительную таблицу.

Плюсы инверторов - легкий поджиг дуги, возможность регулирования силы тока в зависимости от параметров сварочного процесса, автоматическое отключение прибора при прилипании электрода к изделию.

Инвертор - более выгодная покупка, так как с его помощью сварку выполнять намного быстрее, проще и качественнее.

Трансформаторы используются значительно реже, но они также пользуются спросом из-за надежности и долговечности.