Виды сварочных аппаратов и их применение

Сварка, как вид соединения металлических элементов, получила массовое распространение чуть больше века назад. Однако сегодня применяется во многих сферах деятельности, от производства электроники до строительства гигантских конструкций. Поскольку состав используемых при этом металлов бывает весьма разнообразным, для получения надёжных сварочных швов было придумано и реализовано множество видов оборудования. Наиболее популярными среди них являются сварочные аппараты. Рассмотрим, какие бывают сварочные аппараты, виды, плюсы и минусы каждого.

Трансформаторы

Трансформатор является наиболее традиционным видом электрического сварочного аппарата. Одновременно он один из самых простых по конструкции. Основным элементом конструкции этого типа сварочников служит понижающий трансформатор, преобразующий напряжение электросети до значения, необходимого для сварки. Сила тока при этом изменяется с помощью разных методик, наиболее известный — смещение одной обмотки относительно второй. По мере изменения промежутка между обмотками меняется ток.

Особенностью сварочных трансформаторов считается переменный ток на выходе, что приводит к заметному разбрызгиванию металла и ухудшению качества швов. Чтобы проводить сварку цветных металлов, повысить качество горения дуги, в структуру аппарата нужно добавлять достаточно массивные и громоздкие компоненты. Основной элемент — трансформатор — также не отличается компактностью и малым весом. При использовании аппарата для производства серьёзных работ необходимы специфические (для переменного тока) электроды и немалый опыт сварщика.

КПД прибора достаточно высокий, достигает 90%, однако часть энергии тратится на нагрев. Охлаждение осуществляется при помощи вентиляторов разной мощности, поскольку требуется охлаждать агрегат весом в несколько десятков, а иногда и сотен килограммов. Применение этого вида сварочных аппаратов сегодня сокращается, но они всё же пользуются спросом, из-за низкой стоимости, надёжности и долговечности. Используются трансформаторы для сварки низколегированных типов стали.

Выпрямители

Сварочные выпрямители можно считать усовершенствованием аппаратов-трансформаторов. В сварочных швах, полученных при помощи выпрямителей, практически исключены те изъяны, что обусловлены применением переменного тока. Устройства, кроме понижающего трансформатора, имеют в конструкции диодный блок (выпрямитель), элементы регулирования, запуска и защиты. Переменный ток не только меняет напряжение, но и преобразуется в постоянный. Это даёт возможность получить ровную, устойчивую дугу. Соответственно, снижается разбрызгивание металла, шов получается более качественным. Работать можно любыми электродами.

Расширяется также сфера использования сварочника — можно соединять не только низколегированные «чёрные» стали, но и цветные металлы, нержавейку, чугун (применяя соответствующие электроды). Поскольку постоянный ток обладает полярностью, не следует об этом забывать — при подключении электродов этом параметр следует учесть. Некоторые сварочные работы целенаправленно выполняются на обратной полярности (сварка алюминия).

Многие производители сегодня снижают изготовление этого вида бытовых аппаратов. Если же говорить о профессиональном использовании, они до сих пор используются довольно широко. Недостатками можно считать большой вес, необходимость работы квалифицированного сварщика, серьёзную «просадку» напряжения в электросети в процессе сварки. Достоинства — невысокая цена, надёжность и неплохое качество шва.

Полуавтоматы

Полуавтоматические сварочные аппараты в среде инертных или активных газов, или просто полуавтоматы — устройства более сложные, нежели трансформаторы или выпрямители. Однако в использовании более удобны. Часто применяются при кузовном ремонте автомобилей, достаточно широко используются в быту, частном домохозяйстве.

Конструкция состоит из следующих компонентов:

• трансформатора;
• выпрямителя;
• привода, подающего проволоку;
• газового баллона;
• рукава с горелкой.

Сваривание деталей осуществляется плавящейся в электрической дуге проволокой, которая в процессе расположена в среде защитного газа. Регулировка тока осуществляется чаще всего ступенчато, подвержена изменению также скорость подачи проволоки. Соотношением этих параметров устанавливается необходимый режим работ.

Различные модели полуавтоматов работают:

• только с газом;
• с газом или без газа (переключается);
• только без газа.

Если работа производится без газа, применяется специальная проволока (флюсовая). Отличается от обычной флюсовая проволока тем, что в её состав, кроме металла, включается флюс. При горении составляющих флюса образуется облако защитного газа, который предотвращает окисление сварной ванны воздухом. Кроме того, активные элементы состава флюса придают металлу нужные параметры, дуга становится более стабильной. При этом не нужен газовый баллон, что удобно, однако сама проволока существенно дороже.

При работе с различными металлами используют разный газ — углекислый при сварке железа, смесь аргона и углекислоты, если работают со сталью, при сварке алюминия — аргон. Газовые баллоны следует применять промышленные либо фирменные.

Полуавтоматы отличаются высокой производительностью, дают прекрасный качественный шов на различных металлах. Недостатками можно отметить разбрызгивание металла и большой расход материалов на угар.

Инверторы

Аппараты этого типа называют также импульсными. Сегодня сварочные инверторы считаются одними из самых распространённых аппаратов из-за своего небольшого веса и общедоступности. И если ещё лет 10 назад инверторы были дороги и не очень надёжны, то сейчас эти недостатки устранены. Использование инверторной методики даёт сегодня уменьшение размеров трансформатора, повышение качественных свойств дуги, оптимизации КПД, снижение разбрызгивания металла при сварке.

Сварочный инвертор состоит из силового трансформатора, назначением которого является снижение сетевого напряжения до нужной величины, блока электросхем и дросселя-стабилизатора, нужного для минимизации пульсаций тока.

Напряжение питающей сети подаётся в инверторе на выпрямитель, на выходе которого блок схем трансформирует постоянный ток в переменный, обладающий высокой частотой. Этот, полученный на выходе силового блока, переменный ток подаётся на сварочный трансформатор высокой частоты, более компактный и лёгкий, чем обычный сетевой преобразователь. Напряжение на выходе сварочного трансформатора снова выпрямляется и подаётся на дугу.

Аргонодуговой сварочный аппарат

Этот вид оборудования для сварки использует специальные неплавящиеся электроды из вольфрама, газом для защиты служит гелий или аргон.

Аргонодуговой аппарат с использованием вольфрамового электрода содержит следующие компоненты:

• источник, обеспечивающий получение постоянного или переменного сварочного тока;
• приспособление регуляции для работы с током;
• комплект горелок для применения с различными напряжениями;
• управляющая схема, обеспечивающая координацию цикла сварки и защиту;
• стабилизирующее устройство для возбуждения, а также выравнивания дуги.

Агрегаты этого вида применяют, если есть необходимость в качественной сварке цветных металлов.

Аппарат для точечной сварки

Сварка точечным способом является одним из видов контактных сварок термомеханического класса. Сам процесс состоит из нескольких моментов. Для начала детали, сложенные необходимым образом, помещаются между электродами и сжимаются друг с другом, после чего нагреваются до момента достижения пластичности и совместно деформируются. Скорость сварки в условиях завода — до 10 точек в секунду.

Детали разогреваются при помощи мгновенного (0,01–0,1 сек.) импульса тока сварки. Этот быстрый импульс даёт возможность достичь разогрева металла до расплавления, что приводит к возникновению объединённой для обеих деталей жидкой зоны. После прекращения действия тока детали по-прежнему совмещены, прижаты друг к другу до снижения температуры и отвердевания расплавленной точки. Сжатие деталей прекращается с задержкой по времени, для создания условий лучшей кристаллизации металла.

Достоинствами точечной сварки можно выделить экономичность, надёжность и прочность шва, несложность достижения автоматизации. К сожалению, подобного вида сварочный шов не обладает герметичностью, что ограничивает сферу его использования.

Аппарат для газовой резки и сварки

Газовая сварка предполагает нагрев детали до расплава пламенем высокой температуры. При этом применяются горючие газы — водород, природный газ, ацетилен. Отличительным свойством этих газов является хорошее горение на воздухе. Чаще всего в газосварочных аппаратах используют ацетилен, легко получаемый с помощью карбида кальция и воды. Температура горения этого газа 3200–3400 °C.

Достоинства газовой сварки и резки металлов:

1. Несложная технология.
2. Не требуется доступ к электрической сети, нет необходимости в использовании электрического тока.
3. Оборудование, на базе которого выполняется сварка, достаточно несложно.

Следует, однако, отметить, что газовая сварка не обеспечит высокую скорость работ и производительность, ведь выполняется лишь вручную.

Серьёзное внимание при газовой сварке уделяется подготовке деталей, регулированию мощности горелки, установке её в нужное положение.

Плазменная сварка

Плазменная сварка (резка) металлов — операция, в ходе которой происходит расплавление металла потоком плазмы. Плазма — это газ, в составе которого содержатся заряженные частицы, проводящие электрический ток. Газ ионизируется путём нагрева дугой, выходящей из плазмотрона. Чем более высокую температуру будет иметь газ, тем выше ионизация. Температура дуги в аппаратах плазменной сварки достигает десятков тысяч градусов.

Технология такая: к горелке в быстром темпе подаётся газ и электрический ток для формирования дуги. Резка происходит не только из-за расплавления металла, но и за счёт того, что скоростной ионизированный поток вымывает металл из зоны действия плазмы.

Кроме знания того, какие бывают сварочные аппараты, при выборе следует учитывать потребности пользователя. И если в автомастерской или на производстве может понадобиться профессиональный аппарат, то для бытовых нужд достаточно недорогого прибора.

Сварка как способ неразъемного соединения металлов вошла в нашу жизнь немногим более ста лет назад, однако переоценить ее значение сегодня невозможно. С помощью сварки выполняется значительное количество разнообразных работ в различных областях, от микроэлектроники до изготовления многотонных конструкций. Поскольку металлы и сплавы могут иметь различную форму, размер и химический состав, разработано множество соответствующих технологий, инструментов и приспособлений. Но основным методом давно и заслуженно считается электрическая сварка (а иногда и резка) металлов, в первую очередь низколегированных сталей. Среди достоинств электросварки — быстрое и надежное соединение материалов с минимальными затратами. Однако при необходимости с помощью сварочного аппарата можно и разрезать металл, причем даже в труднодоступных местах, куда другой инструмент просто не подлезет. В последние десятилетия сварочные аппараты изготавливают с применением электронных компонентов, что значительно уменьшило их массу и габариты и позволило еще более расширить их применение в быту.

Давайте же разберемся какие бывают виды сварочных аппаратов и по каким признакам их различают.

ИСТОЧНИКИ СВАРОЧНОГО ТОКА

Это основная деталь любого сварочного аппарата, преобразующая напряжение сети в постоянный или переменный ток с заданными параметрами. Виды сварочных аппаратов по типу источника тока классифицируются на:

Сварочные трансформаторы. Традиционный и в то же время конструктивно самый простой источник сварочного тока. Основным его узлом является собственно трансформатор, понижающий сетевое напряжение до сварочного. Регулируют силу тока различными методами, самый распространенный из которых — изменение расстояния между первичной и вторичной обмотками. Все трансформаторы имеют одну общую особенность — выдают на выходе переменный ток. Чтобы варить с помощью «транса» цветные металлы или улучшить стабильность горения дуги, необходимо вводить в конструкцию дополнительные тяжелые и громоздкие элементы, да и сам трансформатор весит прилично. При этом для выполнения ответственных работ требуются специальные электроды для переменного тока.

КПД трансформатора довольно высок (до 90 %), но часть энергии уходит на нагрев. Для охлаждения в современных моделях применяют вентиляторы также значительной мощности: ведь охладить надо устройство в несколько десятков, а то и сотен килограммов весом. В настоящее время этот вид источников сварочного тока применяется нечасто, но у трансформаторов, помимо КПД, есть еще два важных достоинства: невысокая цена и долговечность, из-за которых они до сих пор пользуются спросом.

Сварочные выпрямители. Выпрямителями называют аппараты, преобразующие переменный ток в постоянный. Они состоят из понижающего трансформатора, выпрямительного (диодного) блока, а также устройств регулировки, пуска и защиты. Такая конструкция, хотя и сложнее трансформатора, но обеспечивает гораздо более стабильные выходные характеристики сварочного тока и электрической дуги. Качество шва в конечном счете тоже гораздо выше. Цена выпрямителей не сильно отличается от цены трансформаторов, надежность также на высоте: ломаться в них практически нечему.

Основные недостатки такие же, как у трансформатора — высокий вес, сложность работы, сильная «просадка» напряжения в сети в процессе сварки.

Инверторы. Это наиболее современный тип сварочного аппарата. В отличие от обычных сварочных аппаратов, у которых силовой трансформатор работает на частоте сетевого напряжения 50 Гц, сварочный инвертор использует ток высокой частоты (несколько десятков килогерц). При этом для передачи необходимой энергии требуется трансформатор гораздо меньших размеров и массы, а сварка проходит при постоянном токе хорошего качества, что сказывается и на качестве шва. Обычный сварочный трансформатор на 160 А весит не менее 18 кг, а силовой трансформатор сварочного инвертора на 160 А весит не более 300 граммов и по размерам сравним с пачкой сигарет, при этом вес всего инвертора, с корпусом и всей электроникой, составляет 3–7 кг. Инвертор состоит из выпрямителя, сетевого фильтра, преобразователя в переменное напряжение высокой частоты, сварочного трансформатора, еще одного выпрямителя и управляющей схемы. Сварочный инвертор имеет значительно более широкий, чем у обычного аппарата, диапазон регулировки сварочного тока, что особенно важно при сварке тонкими электродами. Еще один «плюс» — у инверторов, как правило, эта регулировка гораздо точнее и выходные параметры намного стабильнее, что сильно упрощает подбор оптимального режима работы.

Все инверторные аппараты производятся по одной из двух технологий — MOSFET или IGBT.

Технология MOSFET была разработана примерно полвека назад, IGBT — более современная и экономичная — имеет множество преимуществ по сравнению с MOSFET. В Европе, где нормативы по энергопотреблению ужесточаются с каждым годом, найти в продаже MOSFET-инверторы уже невозможно. У нас они пока встречаются довольно часто. Инверторы MOSFET хорошо отработаны, стоят обычно дешевле и, невзирая на больший вес и габариты, все еще достаточно популярны, особенно для выполнения простых работ по сварке черных металлов. Производство компонентов MOSFET обходится дешевле, но и требуется их больше: в инверторе на 200 А можно встретить до 24 одинаковых силовых транзисторов MOSFET и в разы меньшее количество транзисторов IGBT (обычно около десятка). Инверторные аппараты IGBT способны работать при значительно большей частоте (60–85 кГц), чем MOSFET, что еще более снижает вес аппарата. Температура срабатывания термозащиты у IGBT-транзисторов составляет порядка 90 °С против 60 °С у MOSFET, это напрямую влияет на продолжительность непрерывной работы инвертора. Что касается ремонтопригодности, тут мнения «сервисменов» кардинально различаются. Некоторые считают, что компактный и имеющий меньшее количество деталей и силовых транзисторовинвертор чинить проще, другие — что более ремонтопригоден аппарат, выполненный по технологии MOSFET, с более крупными деталями и свободной компоновкой.

К тому же производители выпускают различные IGBT-аппараты, порой со сложной компоновкой и трудным доступом к отдельным деталям. В любом случае, если придерживаться мнения «чем меньше деталей — тем меньше вероятность поломки», следует обратить внимание на инверторы IGBT, к тому же за счет отличных параметров сварочного тока они лучше варят не только черные металлы, но и чугун, и нержавейку. Лидером производсва инверторных сварочных аппаратов является компания Линкольн Электрик(Lincoln Electric).

За счет использования в инверторах электронной системы управления с помощью обратных связей, можно получить выходные характеристики, подходящие для любого способа сварки. Наиболее важны функции Hot Start, Arc Force и Anti-Stick. В начале работы электроника обеспечивает дополнительный импульс тока, что облегчает поджиг дуги (функция Hot Start). Если электрод слишком быстро приближается к детали, функция Arc Force увеличивает сварочный ток, препятствуя залипанию. При залипании ток снижается или отключается, исключая возможность «приморозить» электрод (функция Anti-Stick).

В той или иной мере эти функции присутствуют во всех инверторах,в более дорогих моделях есть возможность их регулировки (например, Hot Start при сварке тонких листов металла не нужен, проще его уменьшить или вовсе отключить).

Недостатки у инверторов тоже есть, но таковыми их назвать можно с большой натяжкой. Следует различать использование инвертора в быту или на производстве.

Основной враг электронных схем — влага и пыль, особенно металлическая. Поэтому не рекомендуется включать его в запыленных помещениях и особенно работать «болгаркой» рядом с включенным инвертором.

Разумеется, при дожде работы следует прекращать, это запрещено правилами техники безопасности, и не только потому, что вредно для аппарата. Профессиональные модели лучше защищены от пыли и влаги, но и стоят соответственно. В любом случае время от времени аппарат нужно открывать и тщательно продувать сжатым воздухом.

Электроника чувствительна к качеству тока, поэтому в схему инверторов включают различные элементы защиты: датчики перегрева, предохранители, иногда — устройства отключения при падении напряжения ниже допустимого уровня, впрочем, практически все аппараты могут работать при напряжении от 170 до 250 В. Для защиты от резкого скачка напряжения (выше 270 В) многие производители устанавливают варисторы («таблетки»), раскалывающиеся при резком повышении напряжения. После этого поврежденный варистор следует заменить, этот ремонт прост и недорог. Если планируется автономная работа от электрогенератора, необходимо подбирать аппарат со встроенным компенсатором перепадов напряжения питающей сети. О его наличии производители предупреждают отдельно, без него инвертор может быстро выйти из строя.

Аппарат не следует хранить зимой в неотапливаемом помещении — электроника требует бережного отношения.

Есть и еще один «недостаток»: работать на трансформаторе или выпрямителе гораздо сложнее, чем на инверторе, зато научившийся работать на «трансе» без проблем перейдет на инвертор, а вот обратный переход гораздо сложнее — придется доучиваться.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СВАРОЧНОГО АППАРАТА

Очень важным параметром при работе сварочного аппарата, независимо от его устройства, является продолжительность включения (ПВ) при различных значениях сварочного тока. Тут у разных производителей разные методики измерений. В европейском стандарте EN 60974-1 принимается во внимание продолжительность сварки при температуре 40 °C до первой остановки аппарата от перегрева, и ПВ высчитывается исходя из отношения этого времени к 10-минутному рабочему циклу. При более приближенных к реальности условиях по методике итальянской компании Telwin (t = 20 °C, работа с перерывами) учитывается в первую очередь количество электродов, которые можно использовать за этот период времени. Разумеется, ПВ, рассчитанный по второй методике, заметно выше и при выборе аппарата надо уточнить, как именно его считали. Впрочем, в процессе работы редко приходится жечь подряд несколько электродов на полной мощности без перерыва, и аппарат с заявленным «европейским» ПВ в 10–20 % будет работать до отключения столько же, сколько с 60–80 %-ным ПВ, рассчитанным по «телвиновской» методике.

Важным параметром и первым, на что обычно обращают внимание, считается диапазон изменения сварочного тока. Он косвенно указывает на мощность аппарата. Чем она больше, тем большего размера электрод можно установить и тем больше будет ПВ при работе небольшими электродами при равной силе тока. Для бытовых целей и работы ходовым 3-миллиметровым электродом всем видам трансформаторов с лихвой хватает максимальной мощности в 150 А, для инверторов — и того меньше, при этом токе они спокойно варят «четверкой». Следует учитывать, что на коробке с электродами обычно указывают рекомендуемые токи при работе с трансформаторами или выпрямителями, инвертор при таких токах уже может резать металл.

Еще один важный параметр — ток холостого хода. Он может находиться в пределах 60–85 В: чем выше, тем проще зажечь дугу.

Некоторые модели сварочных аппаратов способны функционировать совместно с устройствами для сварки аргоном, выпускаются также модели, работающие в полуавтоматическом режиме (сварка проволокой). Для бытового применения они не очень интересны — подобные опции требуются редко, а стоимость их гораздо выше, чем у простых моделей. Но если планируется работа на профессиональном уровне с различными видами металлов и тонкими листами, эти функции будут весьма полезны.

ВИДЫ СВАРКИ

Ручная дуговая сварка плавящимся электродом (ММА). Это наиболее популярный вид сварки, при котором роль электрода играет проволока, покрытая обмазкой.

В процессе плавления проволока соединяет свариваемые детали, а обмазка (шлак) защищает сварочную ванну от воздействия кислорода, также способствуя улучшению характеристик дуги и качества шва. Чаще всего таким образом сваривают черные металлы, чугун и некоторые виды цветных металлов и сплавов, однако добиться хорошего соединения в последнем случае довольно трудно: легкоплавкие компоненты сплавов выгорают, и соединение получается не слишком качественным.

Ручная сварка в среде защитных газов (TIG). Наиболее часто в качестве газа применяют аргон с небольшой примесью кислорода, чтобы выжечь грязь и окислы в процессе работы, а сварка проводится неплавящимся графитовым или вольфрамовым электродом. В качестве присадки используют прутки из того же материала, что и свариваемые детали. Качество шва при таком методе очень высокое, легкоплавкие компоненты сплавов и легирующие добавки не выгорают, сварочная ванна защищена от кислорода воздуха, образование шлака практически исключено. Сваривание почти всегда производится на постоянном токе прямой полярности, только для алюминия более подходит переменный ток или обратная полярность: так лучше разрушается оксидная пленка. Несмотря на то что такой способ довольно дорог и не отличается высокой скоростью работы, он достаточно популярен и порой незаменим для сварки любых металлов в случае малых объемов работ либо если автоматизировать процесс по разным причинам не удается.

Полуавтоматическая сварка. При ней в роли электрода обычно выступает сварочная проволока, автоматически подающаяся в зону сварки, хотя возможна и сварка неплавящимся электродом. Аппарат при этом перемещают вручную. Сварка производится постоянным или импульсным током, различают сварку в среде инертных (MIG) или активных (MAG) защитных газов и сварку порошковой проволокой — тогда газ не требуется. Для крупных объемов наплавляемого металла целесообразнее ММА-сварка. Сфера работы полуавтоматов — сварка тонких листов, высоколегированных сталей, цветных металлов, а также промышленное применение.

ДРУГИЕ МЕТОДЫ И СПОСОБЫ СВАРКИ

Помимо трех перечисленных основных методов сварки, используются и другие, особенно в промышленном производстве. Кратко опишем некоторые из них.

Плазменная сварка. Источником теплоты здесь служит плазменная струя, получаемая при ионизации рабочего газа между электродами, одним из которых может быть свариваемое изделие, либо оба электрода находятся в плазменной горелке — плазмотроне. Оба эти способа в промышленном производстве применяются чаще для наплавки и резки, чем для собственно сварки.

Контактная сварка. При ней соединенные заготовки или их соприкасающиеся участки прижимаются друг к другу, разогреваются электричеством до состояния пластического деформирования, а затем дополнительно сжимаются. Среди большого количества разновидностей контактной сварки можно выделить точечную, стыковую, рельефную и шовную.

При точечной сварке свариваемые детали соединяются внахлест, зажимаются между двумя электродами, затем включается импульс тока небольшого напряжения (несколько вольт) и значительной силы, до нескольких тысяч ампер. Таким образом, между деталями образуется сварная точка или сразу две, если электроды подводятся с одной стороны, а с другой подложена токопроводящая подкладка. Контактная сварка требует хорошей подготовки поверхностей, пригодна для многих металлов и сплавов, особенно популярна для сварки тонких листов. Коробление листов при этом невелико, качество (при должных параметрах сварки) также на высоте. Именно так, например, собирают автомобильные кузова на заводе. Метод хорошо поддается автоматизации, но может использоваться и в ручном режиме.

ЗАЩИТА СВАРЩИКА

Сварочный процесс сопровождается большим количеством опасных и вредных факторов: высокой температурой раскаленного металла и шлака, ярким свечением дуги в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, выделением токсичных газов и аэрозолей. При работе с электрическими аппаратами несоблюдение правил техники безопасности чревато риском поражения электрическим током. Поэтому необходимо позаботиться о приобретении маски и защитной одежды.

Сварочная маска или щиток. Это самый необходимый элемент, предназначенный для защиты глаз и лица. Изготавливается чаще всего из пластика или электрокартона (фибры). Щиток приходится держать одной рукой, маска крепится на голову. В конструкцию фильтра согласно ГОСТу должны входить защитное стекло и подложка из оргстекла. В качестве фильтра применяется либо затемненное стекло, либо фильтр «хамелеон», автоматически затемняющийся при возникновении дуги. «Хамелеон» гораздо удобнее, но и стоит дороже. В зависимости от условий сварки применяются стекла различной степени затемненности, в «хамелеоне» она почти всегда регулируется. Для сложных условий работ изготавливаются маски с фильтрами для дыхания или системой подачи воздуха снаружи, а также с возможностью крепления каски и наушников.

Одежда и другие средства защиты. Одежда и перчатки должны быть изготовлены из слабогорючих и нетлеющих тканей вроде брезента, прорезиненных материалов или кожи. Обувь тоже желательна «погрубее», ведь кроме искр и капель металла, на ногу можно случайно уронить железку. Наиболее практичны для этой цели ботинки из толстой кожи или резиновые сапоги. Вся одежда при работе должна быть застегнута и пригнана с таким расчетом, чтобы исключить попадание капель расплавленного металла в ее складки и защитить все участки кожи от вредного воздействия сварочной дуги. Для обеспечения электробезопасности используются коврики из резины или подобных диэлектрических материалов.

Не нужно забывать также и о других средствах защиты — исправность оборудования, наличие заземления, надежная фиксация сварочных проводов в аппарате и целостность их изоляции, надежный электрический контакт обратного провода на детали и т.п. Наконец, не стоит упускать из виду и надежное закрепление свариваемых деталей. Если правильно организовать рабочее место и работать, сообразуясь со своими возможностями и без спешки, тогда и работа, и результат будут только радовать.

В результате развития и совершенствования сварочных технологий, появились десятки различных способов сваривания металлических изделий. Отличия каждого вида определяются таким фактором, как необходимость создавать неразъёмные соединения материалов, имеющих самые разнообразные свойства.

Определённая технология, с успехом применяемая к одному виду материалов, оказывается совершенно неприемлемой для других. Необходимость выбирать способы сварки и виды сварочного оборудования в каждом конкретном случае диктуется также различием эксплуатационных требований, предъявляемых к той или иной конструкции.

Принцип деления

Классификация применяемых сегодня видов сварочных аппаратов, реализующих всё многообразие технологических процессов, может быть построена на основе нескольких базовых свойств, к которым следует отнести:

• вид источника тока для осуществления сварочного процесса;
• использование различных видов защитных сред для оптимизации образования сварочного соединения;
• степень автоматизации сварочного процесса.

Все это относится к электросварке. А кроме нее существует газосварка, лазерная, диффузионная, и многие другие виды. Но сварочные аппараты, работающие за счет действия электрического тока, наиболее распространены на мелком, крупном производстве и в быту.

Трансформаторы

Трансформаторные устройства находятся у самых истоков сварочных технологий. На их основе строятся распространённые виды сварочных аппаратов, по сей день имеющие весьма широкое применение, как на производстве, так и в быту.

Конструктивно такой аппарат представляет собой обычный понижающий трансформатор, имеющий две обмотки. Первичная обмотка может быть рассчитана на напряжение 220 вольт, либо на напряжение 380 вольт.

В первом случае выводы трансформатора подключаются к фазному и нулевому проводам электрической сети. Такие сварочные аппараты чаще всего встречаются в компактном исполнении, имеют относительно небольшую мощность и предназначены для работы в бытовых условиях.

Выводы трансформаторов второго вида подключаются к двум фазным проводам, выпускаются в более широком диапазоне мощностей и предназначены для производственного применения.

Напряжение вторичной обмотки сварочного трансформатора в режиме холостого хода составляет 40 – 60 вольт. Регулирование тока сварки может осуществляться несколькими способами.

Наиболее распространён метод, связанный с плавным изменением величины воздушного зазора в стальном сердечнике трансформатора. Регулирование осуществляется вращением рукоятки, связанной с ходовым винтом, по которому перемещается подвижная часть магнитопровода.

Аппараты с регулированием тока путём переключения отпаек вторичной обмотки менее удобны. Регулирование имеет дискретный характер, возможно в небольшом диапазоне. Кроме этого, при переключении отпаек изменяется напряжение холостого хода, что может затруднять зажигания дуги.

Существует универсальный способ, заключающийся в применении балластного сопротивления, включаемого в сварочную цепь. Регулятор представляет собой проводник из нихрома или другого материала с большим удельным сопротивлением.

Выпрямители

Этот вид аппаратов является источником выпрямленного тока. Сварка, выполняемая на постоянном токе, имеет более стабильные параметры дуги, сварной шов, выполняемый этим способом, выглядит более ровным.

Сварочный выпрямитель состоит из трансформатора и собственно выпрямителя в виде мощных диодов, собранных по мостовой схеме. Трансформатор в таких аппаратах обычно используется трёхфазный, подключаемый к сети 380 вольт.

Вторичное выпрямленное напряжение трансформаторов этого вида обладает малым уровнем пульсаций, хорошо удерживает электрическую дугу.

Выпрямители продолжают пока удерживать лидерство по количеству аппаратов, используемых на производстве для ручной сварки. В крупных цехах обычно прокладываются специальные магистрали, к которым подключены сварочные посты – отдельные рабочие места сварщиков.

Питается магистраль от мощного выпрямителя. Регулирование сварочного тока в таких системах осуществляется индивидуально на постах с использованием балластных сопротивлений.

Генераторы

Сварочные аппараты, самостоятельно генерирующие ток, предназначены для работы в полевых условиях при отсутствии источников электропитания. Представляют собой агрегаты, в которых трёхфазный генератор переменного тока объединён с приводным двигателем внутреннего сгорания.

Выходное переменное напряжение выпрямляется диодным мостом. Такими генераторами комплектуются специализированные машины технической помощи, мощные агрегаты монтируются на автомобильных прицепах.

Современная промышленность выпускает агрегаты мощностью до 10 кВт, габариты и вес которых позволяет перевозить их в багажнике легкового автомобиля.

Инверторы

Появление аппаратов этого вида открыло ряд новых возможностей в сфере сварочного производства. Использование инверторной технологии позволило кардинально уменьшить размеры и вес, а также получить качественно новые характеристики сварочных аппаратов.

В аппарате инверторного типа сетевое напряжение подвергается ряду преобразований. На первом этапе происходит выпрямление и сглаживание пульсаций фильтрующим конденсатором.

Выпрямленное сетевое напряжение поступает в инвертор, являющийся главной частью аппарата. Инвертор построен на мощных IGBT транзисторах, переключение которых создает на его выходе напряжение с частотой, достигающей нескольких десятков килогерц.

На выходе инвертора установлен высокочастотный трансформатор, понижающий напряжение до уровня, требуемого для осуществления сварочных работ. Сниженное напряжение выпрямляется и поступает на выходные клеммы сварочного аппарата.

Смысл описанных преобразований заключается в том, что трансформатор, предназначенный для таких высоких частот, буквально на порядок меньше и легче, чем работающий на промышленной частоте при той же мощности.

То же можно сказать и о фильтровых конденсаторах и дросселях. Появление сварочных инверторов привело к тому, что аппарат, имеющий размеры небольшого чемоданчика, легко переносимый на плечевом ремне, способен выполнять те же операции, что и выпрямитель, весящий сотню килограммов.

Существуют различные виды инверторов, питающихся от однофазной или трёхфазной сети. Трёхфазные аппараты ориентированы на промышленное применение, однофазные разновидности преобразователя используются в аппаратах бытового назначения.

Виды аппаратов, осуществляющих сварку в защитной среде

Газы и пары воды, содержащиеся в воздухе, негативно сказываются на качестве сварочного шва. Поэтому применяют технологии и сварочные аппараты, создающие защитную среду в зоне сплавления металлов.

Сварка в инертных газах

Роль инертных газов играют такие вещества, как аргон, гелий или их смесь. Инертные газы, поступающие под давлением в зону сварки, вытесняют воздух, препятствуя окислению и азотированию образующегося сварного шва. Применение инертных газов позволяет сваривать такие материалы, атмосферная сварка которых затруднена или невозможна.

Аппараты, осуществляющие сварку в защитной среде, различаются по виду применяемых электродов, которые могут быть плавящимися в процессе сварки и неплавкими.

Технические характеристики некоторых инверторных аппаратов позволяют осуществлять несколько видов сварочных процессов. Для этих целей инверторные аппараты комплектуются набором аксессуаров – держателей электродов и горелок.

Сварка в среде активных газов

К такому виду сварочного процесса относится сварка в углекислом газе, которая является разновидностью сварки под флюсом. Преимущество использования углекислого газа вместо порошкового флюса заключается в хорошей видимости протекающего процесса сварки, позволяющей вести за ним эффективный контроль. Обычно функции сварки в инертной и активной среде объединены в одном виде инверторных аппаратов.

Ручные и автоматизированные устройства

Сварочные аппараты могут существенно упрощать работу, если снабжать их некоторыми автоматическими функциями. В зависимости от степени автоматизации аппараты подразделяют на три вида.

Для ручной дуговой сварки

К этому виду электросварочных аппаратов относятся упомянутые выше трансформаторы и выпрямители, а также большой сегмент инверторных преобразователей.

Ручная электросварка характеризуется применением штучных сменяемых электродов, обычно покрытых специальным составом. Химический состав электродных покрытий зависит от того, для сваривания каких материалов и каким видом тока (переменный, постоянный) предназначен электрод.

Для полуавтоматической сварки

Так называется вид аппаратов, использующих в качестве электрода специальную сварочную проволоку, намотанную на катушку. Полуавтоматы отличаются тем, что в процессе сварки подача проволоки осуществляется автоматически, и сварщику остаётся только управлять дугой и визуально контролировать образование шва.

Полуавтоматические инверторы объединяют в себе возможность работать в среде защитных газов. Подача газа происходит по тем же соединительным шлангам, что и подача сварочной проволоки.

Следует заметить, что некоторые инверторные аппараты обладают такой универсальностью, что могут быть использованы для ручной сварки, полуавтоматической сварки в защитных средах и сварки неплавким электродом в аргоне.

Полная автоматизация

Эти аппараты автоматически контролируют процесс сварки. Подобно полуавтоматам используют сварочную проволоку и подачу защитных газов.

В основе современных конструкций таких аппаратов лежит инверторная технология. Конструкция рабочих органов автоматических аппаратов для сварки может быть различной – от перемещающейся вдоль шва на тележке сварочной головки до размещения её на манипуляторе, позволяющем варить швы любой конфигурации из любого положения.

Полностью автоматизированная сварка используется на крупных сборочных конвейерах.