Колись зварювання було ремеслом професійних будівельників. Для того, щоб отримати допуск до подібних робіт, необхідно було закінчити спеціалізований технікум та отримати диплом. Зараз же, завдяки прогресу, зварювальні апарати стали набагато зручнішими і функціональнішими, тому працювати з ними може кожен.
Тому давайте розберемося в тому якими бувають зварювальні апарати, і в яких умовах їх краще застосовувати, а також факультативно згадаємо про техніку безпеки при зварюванні металу.
Зміст:
Принцип роботи зварювального апарату
Зварювальний апарат працює за дуговим принципом. Це означає, що на металічний електрод, який ви прикладаєте до зварюваного металу подається струм, що викликає коротке замикання. Це спричиняє ефект перевантаження і миттєво розігріває електрод (до 1000 ° C і більше) викликаючи плавлення і його, і кромки виробу, що обробляється. В результаті утворюється те, що фахівці називають зварювальною ванною – маса розплавленого металу. Захолонувши, вона перетвориться на міцний шов, якщо ви все зробили правильно.
Базова техніка роботи полягає в з'єднанні двох кромок зигзагоподібними рухами електрода, що плавиться, начебто ви зшиваєте його невидимою ниткою. Якщо кромки розходяться під невеликим кутом, ви просто збільшуєте амплітуду цього зигзагу, ніби з'єднуючи краї.
Дехто плутає зварювальний аппарат із плазморізом, але цей пристрій виконує дещо інші функції та працює за іншим принципом. Головне призначення плазморіза – різання, а не з'єднання металу. І робить він це видмухуючи, під високим тиском, розпечену плазму.
Пальник зварювального апарату
У ручних апаратах пальника немає, вони використовують тримач електрода, на який подається дуговий струм. Але в напівавтоматичних та промислових установках використовують газовий чи інжекторний пальник. Детально зупинятися на їх конструкції ми не будемо, коротко згадаємо лише те, що тут на сопло подається горючий газ (а в деяких випадках і інертний газ або флюс, що формують захисне середовище), що підводиться за допомогою спеціального шланга.
На зображенні можна бачити пальник із водяним охолодженням. Наявність системи охолодження дає змогу працювати таким пристроєм без перерв.
Різновиди зварювальних апаратів
Для використання в домашніх умовах, тобто роботи в гаражі або на дачі, підійдуть такі види пристроїв (за принципом роботи та типом живлення):
1) Трансформаторний зварювальний апарат 2) Інвертор 3) Випрямляч
Трансформаторні
Даний тип зварювальних апаратів один із найпопулярніших. Вони надійні в роботі та доступні. Принцип роботи пристроїв цієї групи – висока мережева напруга перетворюється на низьку, а ось сила струму з низької, навпаки – у високу. До недоліків трансформаторних зварювальних апаратів варто віднести відносно низький ККД (максимум 70-80%) і значну витрату електроенергії (тобто для домашніх завдань варто вибрати щось економніше). Для роботи з таким зварювальним апаратом буде потрібен певний досвід і вправність, оскільки сила струму змінюється механічним способом і є певна складність в керуванні електродугою. Тому з трансформаторних зварювальних апаратів новачкам краще не починати.
Випрямлячі
Схожі за принципом дії з трансформаторними зварювальними апаратами, але формують набагато стійкішу електродугу. Відмінність у тому, що струм після перетворення подається через спеціальні випрямлячі з кремнію або селену.
Перевага зварювальних апаратів з випрямлячами в тому, що вони прості в освоєнні і для початківців підійдуть, забезпечуючи високу якість шва. Габарити та вага установки менші, ніж у пристроїв трансформаторного типу, що є ще одним плюсом для домашнього використання. Крім того, таким апаратом можна зварювати різні метали, у тому числі і чавунні конструкції.
Недоліки у зварювальних апаратів теж присутні. Тут немає якоїсь системи охолодження (зазвичай пристрій охолоджується зовнішнім вентилятором), сама електросхема досить складна і вимагає дорогого ремонту при поломках.
Інвертори
Одне із найкращих рішень для домашнього використання – інверторний зварювальний апарат. Принцип роботи у нього такий самий, як і в установок випрямного типу, але живлення проходить через інвертор, після чого потрапляє на фільтр, де перетворюється на постійний струм. Випрямлений струм проходить через ряд транзисторів, які знову роблять його змінним, але з високою частотою, на рівні 20-50 кГц. Саме висока частотність дозволяє досягти основних переваг перед іншими типами зварювальних апаратів.
Перевага інверторних установок, насамперед, у високому ККД – 95% та можливості безперервної роботи до кількох годин. А для новачків вони підходять ще краще, ніж випрямні станції, тому що дозволяють регулювати силу струму плавно в широкому діапазоні, швидко створюють дугу, практичні не розбризкують метал при зварюванні, дозволяють використовувати майже будь-які електроди та прості у застосуванні. Інверторні зварювальні апарати мають систему захисту від перевантаження та перегрівання, а також відносно компактні габарити.
Професійні зварювальні апарати
Зварювальні апарати MIG-MAG – напівавтоматичні. У побуті використовуються рідко. Зазвичай це прерогатива авторемонтних майстерень чи слюсарних цехів. Річ у тім, що область зварювання ізолюється від навколишнього середовища спеціальним газом, а замість електродів використовують спеціальний дріт, що подається автоматично і дозволяє зробити більш тонкий та акуратний шов.
MIG (Metal Inert Gas) – використовується інертний газ. Для нікелю, титану, міді, алюмінію та сплавів;
MAG (Metal Active Gas) – використовуються гази, що реагують з киснем (активні), азот, вуглекислий і т.д. Використовують для низьколегованих сталей та нержавіючих покриттів.
Аргонодугове зварювання (TIG) – для ювелірних швів
Цей зварювальний апарат працює у середовищі інертного газу – аргону. Специфіка в тому, що електрод для зварювання не плавиться і ми використовуємо для шва той самий метал, що і в заготовці або просто з'єднуємо деталь шляхом плавлення кромок. З такою установкою можна зварити найтонші деталі.
Як підібрати необхідну силу струму, діаметр та тип електрода під товщину металу
Щоб визначити, який зварювальний апарат знадобиться у ваших умовах, необхідно враховувати наступні параметри:
товщина деталі, що зварюється;
матеріал з якого вона зроблена;
вимоги до якості та зовнішнього вигляду шва.
Вихідна товщина матеріалу дозволить вам визначити дві величини – необхідний діаметр електрода та силу струму, яку має видати зварювальний апарат, щоб якісно зварити заготовку. Дані розраховані для електродів типу MMA та TIG:
Товщина металу, мм | Діаметр електрода, мм | Сила струму, 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 ось як впливає тип металу на підбір дроту для напівавтоматичного зварювання MIG/MAG
Види металу | Товщина металу, мм | Діаметр дроту, мм | Сила зварювального струму, А |
|---|---|---|---|
Низьковуглецеві сталі | 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 | |
Високолеговані сталі | 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 | |
Алюмінієві сплави | 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 |
Керуючись табличкою ви зрозумієте, який діапазон сили струму потрібно буде отримати на зварювальному апараті для ваших завдань. Далі у статті ми розповімо також про робочий цикл та його вплив на вибір діапазонів сили струму.
Вибір електродів під певний метал
Вид металу задає нам певні конфігурації обладнання, яких варто дотримуватися. Усі зварювальні апарати можна розділити на 3 групи, які вже описані раніше у статті:
ручні дугові (трансформаторні, випрямні або інверторні) ММА;
напівавтомати типу MIG/MAG;
аргонодугове зварювання TIG.
Тип металу | Вид зварювання | Методика |
|---|---|---|
Будь-які різновиди сталі, чавуну та основних сплавів з ними. | Ручне дугове зварювання (ММА) | Застосовують штучні електроди з обмазуванням. Під впливом електродуги вони плавляться і стягують шов, виконуючи роль присадки. У процесі виділяється газ, що захищає шов, а на поверхні утворюються шлакові задирки, які прибирають після застигання. |
Кольорові метали завтовшки до 6 мм. Нержавіюча сталь і низьковуглецева сталь. | Аргонодугове зварювання (TIG) | Електрод не плавиться. Для формування шва використовується припій або розплавлена кромка. Метал у процесі роботи практично не розбризкується. |
Для металів з високою струмопровідністю, з яких роблять тонкостінні деталі (алюміній, цинкові сплави) | Напівавтоматичне зварювання (MIG/MAG) | Замість електрода використовують дріт, а зварювання відбувається в середовищі активного або інертного газу. |
Що таке робочий цикл зварювального апарату?
"Ручний" зварювальний апарат, трансформаторного або випрямного типу, не може працювати безперервно (у більшості побутових моделей) і потребує певного часу для "відпочинку" та охолодження. Виробники вказують цю характеристику як тривалість вмикання (ТВ) %. Наприклад, ТВ – 65% означає, що з 10 хвилин ви можете працювати зі зварюванням 6,5, а 3,5 з них необхідно дати пристрою відпочити.
Для трансформаторних та випрямлювальних апаратів оптимальне значення ТВ – 60-70% і вибирати домашній інструмент слід у цьому діапазоні.
Варто врахувати, що виробники вказують ТВ виходячи з максимальної сили струму, доступної конкретної моделі зварювального апарату. Тобто якщо ви зменшуєте силу струму, то тривалість безперервної роботи можна збільшувати.
Професійні зварювальні апарати мають ТВ на рівні 80-90%, а деякі 100% (з продуманою системою охолодження).
Техніка безпеки
До зварювання недаремно допускають лише після отримання диплома про середньо-технічну освіту, оскільки це особливо небезпечний вид робіт, у якому мають місце як фізичні, так і хімічні процеси. Недотримання заходів безпеки може призвести до травм та опіків.
Насамперед, у процесі утворення електродуги виникає ультрафіолетове випромінювання високої інтенсивності, що й призводить до опіків. Тому майстри обов'язково одягають зварювальну маску та спеціальні рукавички. Крім того, обов'язковий щільний спецодяг, який не спалахує і не пропускає вологи. В ідеалі просочена роба з повсті (войлоку) з товстими шкіряними накладками на рукавах та краги з вогнетривких матеріалів.
Підсумки
Вибір конкретної моделі зварювального апарату залежить від поставлених перед ним завдань. Для домашніх робіт, у 90% випадків, вам буде достатньо невеликої трансформаторної установки. Щоб виходили максимально тонкі акуратні шви, потрібні зварювальні апарати, що працюють з електродним-дротом Mig/Mag. Для тривалої безперервної роботи підійдуть інвертори напівавтомати.
Якщо ви шукаєте якісні електроінструменти для своєї майстерні, вас також можуть зацікавити наші статті про вибір шліфмашини і шуруповерта.