Виды и типы сварочных аппаратов и сварки

Виды сварочных аппаратов

Сварка, как вид соединения металлических элементов, получила массовое распространение в XIX веке, а в XX распространилась в полную силу. Сегодня применяется во многих сферах от бытового применения до производства инструментов, металлических конструкций разных размеров, до производства электроники и строительства масштабных конструкций. Поскольку вид сварки зависит от состава используемых металлов, который бывает весьма разнообразным, для получения надёжных сварочных швов было придумано и создано множество видов оборудования. Наиболее популярными среди них являются сварочные аппараты. Рассмотрим, какие бывают сварочные аппараты, виды, их плюсы и минусы.

В чём отличия сварочных аппаратов? И какие виды сварки существуют?

Трансформаторы

Трансформатор является первоначальным видом электрического сварочного аппарата. Одновременно он один из самых простых по конструкции, что повышает надежность и прочность. Основным элементом конструкции этого типа сварочных аппаратов 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 отличается громоздкостью и тяжестью с большим весом. При использовании аппарата для производства работ необходимы специфические (для переменного тока) электроды и некоторый опыт сварщика. Коэффициент полезного действия (КПД) прибора достаточно высокий, достигает 90%, а часть энергии тратится на нагрев. Охлаждение осуществляется при помощи вентиляторов разной мощности, поскольку требуется охлаждать агрегат весом в несколько десятков килограмм, а иногда и больше. Применение этого вида сварочных аппаратов сегодня сокращается, но они всё же пользуются спросом, из-за малой стоимости, надёжности и долговечности. Используются трансформаторы для сварки низколегированных типов стали.

Трансформаторы являются самым дешевым видом сварочных аппаратов. Они состоят из двух обмоток: первичной и вторичной. Работают устройства по принципу магнитной индукции. Расстояние между обмотками содействует повышению или понижению силы тока. Сварка ведется на переменном напряжении. Аппараты подходят для соединения черных металлов. Они просты и надежны. Из минусов этого вида оборудования считается большой вес, сильный гул, высокое разбрызгивание металла и крупные габариты.

Также трансформаторная сварка обозначается MMA сварка (welding) (Manual Metal Arc) — Ручная металлическая дуга) или Stick Welding (ручная / палковая / электродная сварка) — это ручная дуговая сварка электродами с покрытием.

Выпрямители

Сварочные выпрямители можно считать усовершенствованием аппаратов-трансформаторов. В сварочных швах, полученных при помощи выпрямителей, практически исключены изъяны, которые есть при применении 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 (используя соответствующие электроды). Поскольку постоянный ток обладает полярностью, стоит об этом помнить и при подключении электродов этот параметр следует учесть. Некоторые сварочные работы целенаправленно выполняются на обратной полярности (например, сварка алюминия). Многие производители сегодня снижают объёмы 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 достойное качество швов.

Аппараты для полуавтоматической сварки MIG / MAG

MIG и MAG — полуавтоматическая сварка в среде защитного газа.

Расшифровка сварка MIG, MAG, TIG

Сварка MIG ( Metal Inert Gas ) —  представляет собой сварку полуавтоматом с использованием инертного газа, например, аргон или гелий.

Сварка MAG ( Metal Active Gas ) — сварка полуавтоматом, где в роли защитной среды выступают активные газы, например, углекислый газ или азот.

Сварка TIG (Tungsten Inert Gas ) Вольфрамовая (Tungsten)  сварка в инертном газе — сварка в среде инертного газа вольфрамовыми неплавящимся электродом.

Сварка МИГ / МАГ называется полуавтоматической, поскольку шов ведется при помощи горелки, но сварочная порошковая проволока внутри подается от специального механизма с катушки / катушкой. Принцип действия похож на ММА (Manual Metal Arc) — Ручная сварка, только вместо держателя предусмотрена компактная горелка. Металл соединяется за счет электрической дуги (кабель массы подключается к изделию, а «плюс» остается на проволоке).

Применение. Благодаря непрерывной подаче присадки / проволоки электрода можно создавать длинные, аккуратные швы. В сварочной ванне нет шлака, поэтому сварщику легче её контролировать. Защитой от внешней среды служит газ, подаваемый от баллона через сопло горелки. Такой вид сварки быстрый и позволяет соединять металл толщиной от 0,6 до 20,0 мм. В зависимости от типа устанавливаемой проволоки можно сваривать черный металл, нержавейку, алюминий. Но за собой требуется возить баллон. Еще при ветре и работе на улице сварочная ванна становится беззащитна (подаваемый газ сдувается).

Полуавтоматы сварки

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

Сваривание деталей осуществляется плавящейся в электрической дуге проволокой, которая в процессе располагается в среде защитного газа. Регулировка тока осуществляется чаще всего ступенчато, можно изменять скорость подачи сварочной проволоки (специальная кнопочка около места посадки катушки), на некоторых моделях можно менять индукцию. Соотношением этих параметров устанавливается необходимый режим работы.

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). От обычной флюсовая проволока отличается тем, что в её состав, кроме металла, включается флюс. При горении составляющих флюса образуется облако защитного газа, который предотвращает окисление сварной ванны воздухом (кислородом). Кроме того, активные элементы состава флюса придают металлу нужные параметры, а дуга становится более стабильной. При этом не нужен газовый баллон, что удобно, но сама проволока значительно 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 такого типа называют также импульсными. Сейчас сварочные инверторы считаются одними из самых распространённых аппаратов из-за своего небольшого веса и общей доступности. И если ещё лет 10-15 назад инверторы были дорогие и не очень надёжные, то сейчас эти недостатки устранены. Использование инверторной методики даёт уменьшение размеров трансформатора, повышение качественных свойств дуги, оптимизации КПД (коэффициента полезного действия), 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. 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.

Короче инвертор путём хитрых преобразований тока и его частоты выдаёт удобный вариант электродуги для сварки. А т.к. микроэлектроника за последние десятилетия существенно стала компактнее, а итог её работы эффективнее, то и удаётся собрать маленькую коробочку сварочного аппарата, а не огромную трансформаторную будку.

Аппараты для ручной дуговой сварки ММА

MMA сварка (welding) (Manual Metal Arc) — Ручная сварка.

Такие виды сварочных аппаратов построены на базе инверторов, трансформаторов или выпрямителей. Сварщик орудует держателем, на котором закрепляется плавящийся электрод. Металлический стержень замыкает дугу на изделии и служит присадочным материалом. Наружная обмазка, расплавляясь, создает газовое облако для защиты сварочной ванны от внешней среды.

Применение. Этим типом сварки можно соединять черные металлы. Если установить электроды с нержавеющим стержнем, то получится сваривать легированную сталь. Но скорость работы получается медленной, нужен достаточный опыт, чтобы получить качественное соединение, постоянно приходится контролировать длину дуги, поскольку электрод уменьшается.

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, там где швы должны быть прочными и без окислений, например для газовых баллонов, герметичных металлических трубопроводов, криогенной техники, вакуумных установок, использующихся в космической, медицинской и промышленной отрасли. Аргоновую сварку используют тогда, когда сварочные швы идут под рентген, которым устанавливают места возможных протечек газов через некачественный сварочный шов.

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 заводских условиях — 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.

Точечную сварку мы можем наблюдать на швах каркаса станков или машин, на приваренных проводках к аккумуляторам и другой электронной технике.

Аппарат для газовой резки и сварки

Газовая сварка предполагает нагрев детали до расплава металла пламенем высокой температуры. При этом применяются горючие газы — водород, 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: Несложная технология. Не требуется доступ к электрической сети, нет необходимости в использовании электрического тока. Оборудование, на базе которого выполняется сварка, достаточно несложное. Газовая сварка не обеспечит высокую скорость работ и производительность так, как выполняется лишь вручную. Серьёзное внимание при газовой сварке уделяется подготовке деталей, регулированию мощности горелки, установке её в нужное положение.

Газовая сварка регулярно используется в сантехнических работах. Например сварщик, который придёт к вам домой переваривать стояк горячей или холодной воды, будет скорее всего использовать газовую сварку. Это вызвано автономностью работы, т.к. нельзя рассчитывать на качественный доступ к электричеству у жильцов дома. Кроме того при сварке труб в теплосети, которая находится на улице в траншее, электричества не найти вовсе. Разве что генератор с собой возить, но он требует обслуживания и бывает ломается, а вот газы, как горели, так и будут гореть практически в любой ситуации.

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 следующая: к горелке 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.

Зная какие бывают сварочные аппараты, советуем при выборе учитывать потребности и задачи пользователя. И если в автомастерской или на производстве может понадобиться профессиональный аппарат, то для бытовых нужд достаточно недорогого прибора.

Универсальные сварочные аппараты

Универсальные модели сварочных аппаратов комбинируют в себе сразу несколько режимов сварки.

Вот существующие варианты:

• ММА+МИГ. Модель способна варить покрытыми электродами и проволокой, подающейся с барабана. В первом случае это практично для резки электросваркой, а во втором для серийного выпуска деталей из листового металла или кузовного ремонта.
• МИГ+ТИГ. Полуавтомат с возможностью присоединения аргоновой горелки. Разрешает накладывать быстро швы на нержавейке и черном металле при помощи режима MIG, а также соединять алюминий, переключившись на TIG.
• ММА+ТИГ. Инвертор для сварки обычными электродами и вольфрамовыми стержнями. Практичен при чередовании сварки черных и цветных металлов там, где не требуется высокая скорость.
• 3 в 1. Самые универсальные аппараты, способные выполнять сварку в режимах ММА, TIG и MIG. Для этого на фронтальной панели предусмотрено несколько гнезд для присоединения соответствующих горелок. Такое оборудование приобретают для самых разносторонних задач.