Когда-то сварка была уделом профессиональных строителей. Для того, чтобы получить допуск к подобным работам необходимо было заканчивать специализированный техникум и получать диплом. Сейчас же, благодаря прогрессу, сварочные аппараты стали гораздо удобнее и функциональнее поэтому работать с ними может каждый.
Так что давайте разберемся в том какими бывают сварочные аппараты, и в каких условиях их лучше применять, а также, факультативно, упомянем о технике безопасности при сварке металла.
Содержание:
Принцип работы сварочного аппарата
Сварочный аппарат работает по дуговому принципу. Это значит, что на металлический электрод, который вы прикладываете к свариваемому металлу, подается ток вызывающий короткое замыкание. Это приводит к эффекту перегрузки и мгновенно разогревает электрод (до 1000 °C и более) вызывая плавление и его, и кромки обрабатываемого изделия. В результате образуется то, что специалисты называют сварочной ванной – масса расплавленного металла. Остыв, она превратиться в прочный шов, если вы все сделали правильно.
Базовая техника работы заключается в соединении двух кромок зигзагообразными движениям плавлящегося электрода, как будто вы сшиваете его невидимой ниткой. Если кромки расходятся под небольшим углом, вы просто увеличиваете амплитуду этого зигзага, как бы соединяя края.
Многие путают сварочный аппарат с плазморезом, но это устройство выполняет немного другие функции и работает по иному принципу. Главное назначение плазмореза резка, а не соединение металла. И делает он это выдувая под высоким давлением раскаленную плазму.
Горелка сварочного аппарата
В ручных аппаратах горелки нет, они используют держатель электрода, на который подается дуговой ток. Но в полуавтоматических и промышленных установках используют газовую или инжекторную горелку. Подробно останавливаться на их конструкции мы не будем, вкратце упомянем лишь то, что здесь на сопло подается горючий газ (а в некоторых случаях и инертный газ или флюс формирующие защитную среду), который подводиться при помощи специального шланга.
На изображении можно видеть горелку с водяным охлаждением. Наличие системы охлаждения позволяет работать таким устройством без перерывов.
Разновидности сварочных аппаратов
Для использования в домашних условиях, то есть работы в гараже или на даче, подойдут такие виды устройств (по принципу работы и типу питания):
1) Трансформаторный сварочный аппарат 2) Инвертор 3) Выпрямитель
Трансформаторные
Данный тип сварочных аппаратов один из самых популярных. Они надежны в работе и довольно доступны. Принцип работы устройств этой группы – высокое сетевое напряжение преобразуется в низкое, а вот сила тока из низкой, наоборот – в высокую. К недостаткам трансформаторных сварочных аппаратов стоит отнести относительно низкий КПД (максимум 70-80%) и значительный расход электроэнергии (то есть для домашних задач не совсем-то, стоит выбрать что-то поэкономнее). Для работы с таким сварочным аппаратом потребуется определенный опыт и сноровка, поскольку сила тока меняется механическим способом и есть определенная сложность в управлении электродугой. Поэтому с трансформаторных сварочных аппаратов новичкам лучше не начинать.
Выпрямители
Схожи по принципу действия с трансформаторными сварочными аппаратами, но формируют намного более устойчивую электродугу. Отличие в том, что ток, после преобразования, подается через специальные выпрямители из кремния или селена.
Преимущество сварочных аппаратов с выпрямителями в том, что они просты в освоении и для начинающих вполне подойдут, обеспечивая высокое качество шва. Габариты и вес установки меньше, чем у устройств трансформаторного типа, что является еще одним плюсом для домашнего использования. Кроме того, таким аппаратом можно сваривать самые разные металлы, в том числе и чугунные конструкции.
Недостатки у выпрямительных сварочных аппаратов тоже присутствуют. Здесь отсутствует какая либо система охлаждения (обычно устройство охлаждается внешним вентилятором), сама электросхема довольно сложная и требует дорогостоящего ремонта при поломках.
Инверторы
Одно из лучших решений для домашнего использования – инверторный сварочный аппарат. Принцип работы у него такой же, как у установок выпрямительного типа, но питание проходит через инвертор, после чего попадает на фильтр, где преобразуется в постоянный ток. Выпрямленный ток проходит через ряд транзисторов, которые снова делают его переменным, но уже с высокой частотой, на уровне 20-50 кГц. Именно высокая частотность позволяет достичь основных преимуществ перед другими типами сварочных аппаратов.
Преимущество инверторных установок, прежде всего, в высоком КПД – 95% и возможности непрерывной работы до нескольких часов. А для новичков они подходят еще лучше чем выпрямительные станции, потому что позволяют регулировать силу тока плавно в широком диапазоне, быстро разжигают дугу, практические не разбрызгивают металл при сварке, позволяют использовать почти любые электроды и просты в применении. Инверторные сварочные аппараты обладают системой защиты от перегрузки и перегрева, а также относительно малыми габаритами и весом.
Профессиональные сварочные аппараты
Сварочные аппараты MIG-MAG – полуавтоматические. В быту они используются редко. Обычно это удел авторемонтных мастерских или слесарных цехов. Дело в том, что область сварки изолируется от окружающей среды специальным газом, а вместо электродов используют специальную проволоку, которая подается автоматически и позволяет сделать более тонкий и аккуратный шов.
MIG (Metal Inert Gas) – используется инертный газ. Для никеля, титана, меди, алюминия и сплавов;
MAG (Metal Active Gas) – используются газы реагирующие с кислородом (активные), азот, углекислый и т.д. Используют для низколегированных сталей и нержавеющих покрытий.
Аргонодуговая сварка (TIG) – для ювелирных швов
Этот сварочный аппарат работает в среде инертного газа – аргона. Специфика в том, что электрод для сварки не плавится и мы используем для шва тот же металл, что и в заготовке или просто соединять деталь за счет плавления кромок. С такой установкой можно сварить самые тонкие детали.
Как подобрать необходимую силу тока, диаметр и тип электрода под толщину металла
Чтобы определить какой сварочный аппарат понадобиться в ваших условиях необходимо учитывать такие параметры:
толщина свариваемой детали;
материал из которого она сделана;
требования к качеству и внешнему виду шва.
Исходная толщина материала позволит вам определить две величины – необходимый диаметр электрода и силу тока, которую должен будет выдать сварочный аппарат, чтобы качественно сварить заготовку. Данные рассчитаны для электродов типа MMA и TIG:
Толщина металла, мм | Диаметр электрода, мм | Сила тока, А |
|---|---|---|
1,5 | 1,6 | 35 - 60 |
2 | 2 - 2,5 | 30 - 100 |
3 | 2,5 - 3 | 50 - 130 |
4 - 5 | 3,2 - 4 | 80 - 170 |
6 - 12 | 4 - 5 | 110 - 220 |
13 | 5 | 150 - 220 |
14 - 15 | 6 | 200 - 250 |
16 - 28 | 7 - 8 | до 500 |
А вот как влияет тип металла на подбор проволоки для полуавтоматической сварки MIG/MAG
Виды металла | Толщина металла, мм | Диаметр проволоки, мм | Сила сварочного тока, А |
|---|---|---|---|
Низкоуглеродистые стали | 0,8 - 1,1 | 0,6 - 0,8 | 50 - 60 |
1,2 - 2 | 0,8 - 1,2 | 60 - 160 | |
2 - 4 | 1,0 - 1,6 | 130 - 200 | |
4 - 5 | 1,6 - 2,0 | 160 - 300 | |
6 - 8 | 1,6 - 2,0 | 280 - 300 | |
8 - 12 | 1,6 - 2,0 | 280 - 400 | |
Высоколегированные стали | 0,5 - 0,8 | 0,6 | 30 - 50 |
1 | 0,8 | 35 - 55 | |
2 | 1,0 - 1,6 | 120 - 140 | |
3 | 2,0 | 180 - 200 | |
Алюминиевые сплавы | 1,6 | 0,6 - 0,8 | 70 - 75 |
2 | 0,6 - 0,8 | 75 - 105 | |
3 | 0,6 - 1,6 | 120 - 160 | |
4 | 1,6 | 160 - 180 | |
5 | 1,6 | 180 - 200 | |
8 | 1,6 - 2,0 | 270 -280 |
Руководствуясь табличкой вы поймете какой диапазон силы тока нужно будет получить на сварочном аппарате для ваших задач. Дальше в статье мы расскажем также о рабочем цикле и его влиянии на выбор диапазонов силы тока.
Выбор электродов под определенный металл
Вид металла задает нам определенные конфигурации оборудования, которых стоит придерживаться. Все сварочные аппараты можно разделить на 3 группы, которые уже описаны ранее в статье:
ручные дуговые (трансформаторные, выпрямительные или инверторные) ММА;
полуавтоматы типа MIG/MAG;
аргонодуговая сварка TIG.
Тип металла | Вид сварки | Методика |
|---|---|---|
Любые разновидности стали, чугуна и основных сплавов с ними. | Ручная дуговая сварка (ММА) | Применяют штучные электроды с обмазкой. Под воздействием электродуги они плавятся и стягивают шов, выполняя роль присадки. В процессе выделяется газ, защищающий шов, а на поверхности образуются шлаковые заусенцы, которые убирают после остывания. |
Цветные металлы толщиной до 6 мм. Нержавейка и низкоуглеродистая сталь. | Аргонодуговая сварка (TIG) | Электрод не плавится. Для формирования шва используется припой, или расплавленная кромка. Металл в процессе работы практически не разбрызгивается. |
Для металлов с высокой токопроводностью из которых делают тонкостенные детали (алюминий, цинковые сплавы) | Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG) | Вместо электрода используют проволоку а сварка происходит в среде активного или инертного газа. |
Что такое рабочий цикл сварочного аппарата?
“Ручной” сварочной аппарат, трансформаторного или выпрямительного типа, не может работать непрерывно (в большинстве бытовых моделей) и требует определенного времени для “отдыха” и охлаждения. Производители указывают эту характеристику как продолжительность включения (ПВ) в %. Например, ПВ – 65% значит, что из 10-ти минут вы можете работать сваркой 6,5, а 3,5 из них необходимо дать устройству отдохнуть.
Для трансформаторных и выпрямительных аппаратов оптимальное значение ПВ – 60-70% и выбирать домашний инструмент следует в этом диапазоне.
Стоит учесть, что производители указывают ПВ исходя из максимальной силы тока, доступной для конкретной модели сварочного аппарата. То есть, если вы снижаете силу тока, то длительность непрерывного включения можно увеличивать.
Профессиональные сварочные аппараты имеют ПВ на уровне 80-90%, а некоторые 100% (с продуманной системой охлаждения).
Техника безопасности
К сварке не зря допускают только после получения диплома о средне-техническом образовании, так как это особо опасный вид работ, при котором имеют место как физические, так и химические процессы. Несоблюдение мер безопасности может привести к травмам и ожогам.
Прежде всего, в процессе образования электродуги возникает ультрафиолетовое излучение высокой интенсивности, которое приводит к ожогам. Поэтому мастера обязательно одевают сварочную маску и специальные перчатки. Кроме того, обязательна плотная спецодежда, которая не воспламеняется и не пропускает влаги. В идеале пропитанная роба из войлока с толстыми кожаными накладками на рукавах и краги из огнеупорных материалов.
Итоги
Выбор конкретной модели сварочного аппарата зависит от поставленных перед ним задач. Ддля домашних работ, в 90% случаев, вам будет достаточно небольшой трансформаторной установки. Чтобы получались максимально тонкие аккуратные швы, нужны сварочные аппараты работающие с электродной-проволокой Mig/Mag. Для длительной непрерывной работы подойдут инверторы полуавтоматы.
Если вы ищите качественные электроинсрументы для своей мастерской, вас могут заинтересовать наши статьи о выборе шлифмашинки и шуруповерта.