Сварочное оборудование и их типы

Достойной сменой старомодных сварочных аппаратов трансформаторного типа,  становится оборудование нового поколения – инверторные сварочные аппараты. Отличительной особенностью и достоинством сварочныхаппаратов инверторного типа, является: их малый вес и компактность, что значительно повышает удобство  эксплуатации и  транспортировки. Также, немаловажным показателем, является высокостабильная работа полуавтоматических сварочных инверторов при изменчивом напряжении в электрической сети и низкое энергопотребление.

Главная функциея инверторных сварочных аппаратов - это соединение марочного сортамента сталей, чугуна, цветных металлов. При их помощи осуществляют ручную электродуговую сварку плавящимися электродами (требуемой марки) при постоянном токе. При применение сварочных аппаратов данного класса, предусмотрена защита от прилипания электрода.

Во время эксплуатации полуавтоматов инверторного типа, специалист имеет возможность управлять поведением дуги, что допускает обработку алюминиевых, медных сплавов и высоколегированной стали.

Исходя из выше сказанного у инверторных сварочных аппаратов только положительные факторы.

• простота в эксплуатации
• низкое энергопотребления
• стабильность в эксплуатации

КЛАССИФИКАЦИЯ

В природе есть ряд технологий электродуговой сварки, но основа у них одна. До температуры плавления электрическая дуга нагревает края соединяемых деталей, в этом случае между ними образуется лужица жидкого металла (принятый народный термин «ванна»). Порой в ванну примешивается расплавленный металл-»присадка», от электрода или спец-проволоки. Впоследствии охлаждения металла он кристаллизуется и в итоге получаем прочный шов.

На данный момент среди сварочных аппаратов, нет равных инверторному типу. С каждым днем его призвание и доступность растет в соотношении цена-качество. На сегодняшний день существует четыре стандартных типа инверторных сварочных аппаратов:

          1.В случае ручной дуговой сварки используется специально разработанный инвертор ММA, обеспечивающий процесс сваривания при помощи покрытого электрода.

     MMA (Manual Metal Arc) — ручная дуговая сварка покрытыми (штучными) электродами. Воспламеняется дуга между металлом и плавящимся электродом, который заодно является и примесным материалом (следовательно, шов образуется  из сырья плавящегося электрода и основы  соединяемых деталей). Растапливается помимо электрода и его покрытие, при этом вырабатываются шлак и газы, обеспечивающий защиту дуги и обрабатываемого материала. При использовании специализированного инструмента (комплекс из щетки с проволочной щетиной и небольшого молотка) шлак по завершению работы легко удалить. Множество сварочных аппаратов предусмотрительно укомплектованы, данной щеткой.

 Данный метод используют при сварке различных материалов: разных типов сталей, а так же чугуна и  «нержавейки». В сравнении с другими методами  ММА — наименьшее качество шва (стоит заметить, что большей части  «домашних мастеров» и данного качества более чем достаточно, образно говоря, «на века»). Это не говорит о том, что ММА плох, а лишь намекает нам о том, что другие методы лучше . Но наибольшим спросом пользуются именно аппараты для ММА-сварки, так как они являются самыми доступными и распространенными.

В время сварки  низкоуглеродистой стали бывает что кратер  выводит в сторону от шва. В случаях сварки стали, склонной к появлению закалочных структур, отвод кратера недопустим. Из-за вероятности возникновения трещин.

Режимы сварки стыковых соединений без скоса кромок

Характер шва	Диаметр электрода, мм	Ток в амперах	Толщина металла в мм	Зазор в мм
Односторонний	3	180	3	1.9
Двусторонний	4	220	5	1.5
Двусторонний	5	260	7-8	1.5-2.0
Двусторонний	6	330	10	2.0

Примечание. Максимальные значения тока должны уточняться по паспорту электродов.

Режимы сварки стыковых соединений со скосом кромок

Диаметр электрода, мм		Среднее значение тока, А	Толщина металла, мм	Зазор, мм	Число слоев, кроме подварочного и декоративного
первого	последующего
4	5	180-260	10	1.5	2
4	5	180-260	12	2.0	3
4	5	180-260	14	2.5	4
4	5	180-260	16	3.0	5
5	6	220-320	18	3.5	6

            2.Назначение инверторов MIG/MAG - полуавтоматическая сварка (пайка при помощи присадочной проволоки).

     MIG/MAG - Metal Inert / Active Gas - дуговая сварка плавящимся металлическим электродом (проволокой) в среде инертного/активного газа с автоматической подачей присадочной проволоки. Метод полуавтоматической сварки проводящийся в среде специального защитного газа, максимально распространенный и многоцелевой вид сварки используемой в промышленности. Часто данный метод имеет обозначение GMA (Gas Metal Arc).Использование понятия полуавтоматическая, не является корректным, т.к. об автоматизации встает речь лишь в момент подачи присадочной проволоки. Тогда как метод  MIG/MAG успешно используется при роботизированной (полностью автоматической) сварки. Использование словосочетания «в углекислом газе» целенаправленно упущено из-за чего метод нередко применяют многокомпонентные газовые смеси, которые часто имеют в своем составе кроме углекислого газа еще и кислород, азот, аргон, гелий и прочие газы.

Использование тех или иных инертных, активных газов, либо их смесей для защиты в процессе сварки напрямую зависит от вида и толщины свариваемого металла. Технологические свойства дуги и ее стабильность повышаются при работе постоянным током обратной полярности. Во время работы током прямой полярности объем плавящегося  электродного металла возрастает на 25-30 %, но стабильность дуги падает, в это же время потери металла на разбрызгивание увеличиваются. По причине нестабильного горения дуги использование переменного тока исключено.

Следует учитывать, что свойство дуги в значительной степени обуславливается корректным подбором режимов сварочного аппарата таких как:  ток, выбор защитного газа, его расхода, быстроты подачи проволоки.

Активно полуавтоматическая сварка используется для варки тонкостенных деталей, к примеру, кузовных частей автомобилей.  

   

3. Для аргонодуговой сварки был изготовлен инвертор TIG, применяющий неплавящийся вольфрамовый электрод. На данный момент существует два подвида таких инверторов — TIG DC и TIG AC/DC.

     TIG - Tungsten Insert Gas- дуговая ручная сварка неплавким электродом в среде инертного защитного газа.

Так как обычно материалом для неплавящихся  электродов служит вольфрам, в немецкоязычных источниках используется аббревиатура  WIG (Wolfram Inert Gas), еще употребляется обозначение GTA (Gas Tungsten Arc). Может проводиться и с ручным, и с автоматическим задействованием присадочной проволоки, либо без нее. В связи с большим распространением использованием в качестве аргона, отсюда и пошло название аргонно-дуговая сварка (АДС). Однако следует заметить, такое обозначение не точно, так как при варке методом TIG используются так же азот, гелий и другие газовые смеси. Еще существует метод атомно-водородной сварки, во многом схожий с методом TIG по своей физической природе. Стоит отметить, что сварка с применением аргона в качестве защитного газа проводится и с использованием плавящегося электрода. Так же стоит добавить, что сварка данным методом осуществляется двумя способами, в зависимости от рода тока:  AC/DC (Alternating Current/Direct Current) переменный/постоянный ток или DC (Direct Current) постоянный ток.

TIG (Tungsten Inert Gas) — самая частая  область применения - это сварка тонкостенных  деталей (до 6 мм).Для нагрева и плавления металла на участке сварки используют дугу, присадочный же материал в зону сварки подается в ручную или автоматически.

Оптимальный метод для сварки цветных металлов, таких как: магниевых, алюминиевых, титановых сплавов, низкоуглеродистой и нержавеющей стали. Защитным газом чаще всего выступает аргон, гелий, их смесь, так же бывает добавляют водород и азот.

Основные преимущества TIG сварки, не считая варки «цветмета», является высокое качество шва, практически отсутствуют шлаки, брызги. Недостаток – невысокая скорость работы. Что касается цены, вопросов тут не возникает, за отсутствием альтернативы, к примеру, те же алюминиевые сплавы ничем больше не сваришь.

4. Инверторы CUT разработаны для плазменной резки (при сварке используют  воздушно-плазменную струю).

     Сущность метода. Плазма - частично или полностью ионизированный газ способный проводить ток. При нагреве газа происходит ее ионизация. Чем выше температура газа, тем выше его ионизация. При нагреве сварочной дуги в ее центральной  части газ разогревается до температур 5000 - 30 000 °С,имеет яркое свечение и являет собой классическую плазму, имеющую высокую степень электропроводимости. Для получения плазменной струи, которую в дальнейшем применяют для сварки и резки, в специальных плазматронах происходит нагревание газа (в процессе чего осуществляется его ионизация) это достигается дуговым разрядом в камерах специального назначения.

 В основе процесса плазменной резки лежит использование воздушно-плазменной дуги постоянного тока прямого действия. Электрод – катод, разрезаемый металл – анод. В основе процесса заключено местное, целенаправленное плавление и выдувание расплавленного металла с проявлением полости реза, во время движения плазменного резака в отношении разрезаемого металла.

Нельзя не отметить, что сварочный аппарат типа инвертор во многом выигрывает в сравнении с массивными трансформаторами.

Скорость воздушно-плазменной резки в зависимости от толщины металла.

Разрезаемый материал	Сила тока А	Максимальная скорость резки (м/мин) металла в зависимости от его толщины, мм
		10	20	30	40	50	60	80
Сталь	200	3,6	1,6	1	0,5	0,4	0,2	0,1
	300	6	3	1,8	0,9	0,6	0,4	0,2
	400	7	3,2	2,1	1,2	0,8	0,7	0,4
Медь	200	1,2	0,5	0,3	0,1
	300	3	1,5	0,7	0,5	0,3
	400	4,6	2	1	0,7	0,4		0,2
Алюминий	200	4,5	2	1,2	0,8	0,5
	300	7,5	3,8	2,6	1,8	1,2	0,8	0,4
	400	10,5	5	3,2	2	1,4	1	0,6

Режимы воздушно-плазменной резки металлов.

Разрез. материал	Толщина, мм	Диаметр сопла, мм	Сила тока, А	Расход воздуха, л/мин	Напряжение, В	Скорость резки, м/мин	Ширина реза (средняя), мм
Низкоугле родистая сталь	1 - 3	0,8	30	10	130	3 - 5	1 - 1,5
	3 - 5	1	50	12	110	2 - 3	1,6 - 1,8
	5 - 7	1,4	75 - 100	15		1,5 - 2	1,8 - 2
	7 - 10			10	120	1 - 1,5	2 - 2,5
	6 - 15	3	300	40 - 60	160 - 180	5 - 2,5	3 - 3,5
	15 - 25					2,5 - 1,5	3,5 - 4
	25 - 40					1,5 - 0,8	4 - 4,5
	40 - 60					0,8 - 0,3	4,5 - 5,5
Сталь 12Х18Н10Т	5 - 15		250 - 300		140 - 160	5,5 - 2,6	3
	10 - 30				160 - 180	2,2 - 1	4
	31 - 50				170 - 190	1 - 0,3	5
Медь	10		300		160 - 180	3
	20					1,5	3,5
	30					0,7	4
	40					0,5	4,5
	50					0,3	5,5
	60	3,5	400			0,4	6,5
Алюминий	5 - 15	2	120 - 200	70	170 - 180	2 - 1	3
	30 - 50	3	280 - 300	40 - 50	170 - 190	1,2 - 0,6	7

Режимы воздушно-плазменной резки металлов.

Разрезаемый материал	Толщина, мм	Диаметр сопла, мм	Сила тока, А	Скорость резки, м/мин	Ширина реза (средняя), мм
Сталь	1 - 5	1,1	25 - 40	1,5 - 4	1,5 - 2,5
	3 - 10	1,3	50 - 60	1,5 - 3	1,8 - 3
	7 - 12	1,6	70 - 80	1,5 - 2	1,8 - 2
	8 - 25	1,8	85 - 100	1 - 1,5	2 - 2,5
	12 - 40	2	110 - 125	5 - 2,5	3 - 3,5
Алюминий	5 - 15	1,3	60	2 -1	3
	30 - 50	1,8	100	1,2 - 0,6	7

Области оптимальных режимов воздушно-плазменной резки металлов для плазмотрона с воздушным охлаждением (ток 40А и 60А)

Области оптимальных режимов воздушно-плазменной резки металлов для плазмотрона с воздушным охлаждением (ток 90А)

 Зависимость выбора диаметра сопла от тока плазмы

Рекомендуемые токи для пробивки отверстия.

 

 Скорость резки углеродистой стали в зависимости от толщины металла и мощности дуги. Пологая нижняя линия - газокислородная резка

Скорость воздушно-плазменной резки, по сравнению с газокислородной, возрастает в 2-3 раза 

 

В большинстве случаев сварочный аппарат инвертор выигрывает по сравнению с громоздкими трансформаторами.