Принцип работы сварочного аппарата

Дачнику, собственнику частного дома или гаража, вполне доступно выполнять сварочные работы самостоятельно. Выбор типа бытового сварочного аппарата зависит от того, что и как требуется надежно соединить.

Консультации и советы продавцов, конечно, помогут сориентироваться в многообразии коммерческих предложений. Однако личная осведомленность покупателя и самые элементарные знания помогут задать правильные вопросы и понять ответы на них.

В этой статье вы найдете для себя базовую информацию о том, что такое сварка и на чем основан принцип работы сварочного аппарата.

Что такое сварка?

Процесс неразъемного соединения нескольких деталей в единое целое посредством нагрева, деформирования и применения присадочных материалов (электродов) называется сваркой.

Материалы твердых соединяемых компонентов нагреваются до состояния, когда возникают межмолекулярные или межатомные связи в месте сварки. Аналогичного эффекта можно достичь, оказывая давление на поверхности в месте желаемого соединения.

Сочетание давления и нагрева позволяет оптимизировать и регулировать процесс сварки. Причем чем выше температура, тем меньшее требуется давление. При достижении температур плавления материалов соединяемых деталей потребность в давлении на них и вовсе исчезает.

Способ сварки, будучи зависимым от ряда факторов, влияет на выбор сварочного оборудования.

В этой статье мы говорим не о промышленных, а о бытовых сварочных аппаратах, которые можно купить в магазинах. Поэтому ограничимся описанием оборудования, в котором реализуется принцип электродуговой сварки, и сварочных полуавтоматов, для сварки которыми необходима газовая среда.

Принцип работы сварочного трансформатора

Сварочные аппараты этого типа работают на переменном токе, сила которого регулируется путем изменения напряжения с помощью понижающего трансформатора. В итоге обеспечивается надежное питание сварочной дуги, температура которой может составлять несколько тысяч градусов по Цельсию.

В большинстве конструкций понижение напряжения до требуемого для поддержки стабильности сварочной дуги уровня достигается за счет перемещения одной из обмоток по магнитопроводу-сердечнику. Полученное рабочее напряжение, как правило, не превышает 80В при исходных уровнях 220-380В. Индуктивное сопротивление обмоток изменяется и таким образом регулируется величина сварочного тока.

Кроме этой применяются также конструкции с подвижным магнитным шунтом или тиристорами.

Принцип работы сварочного инвертора

Сварочный инвертор преобразует напряжение и обычный переменный ток (частота 50 Гц, напряжение сети 220В) до значений, необходимых для возникновения и поддержания сварочной электродуги.

Схематично это происходит так:

• Сначала переменный ток трансформируется в постоянный с помощью первичного выпрямителя. Для понижения напряжения с 220В до необходимого уровня служит инверторный блок, в котором постоянный ток становится снова переменным, но высокочастотным, как и напряжение.
• В трансформаторе полученное высокочастотное напряжение понижается до оптимального значения. В результате этих преобразований сила тока значительно повышается.
• После оптимизации напряжения высокочастотный переменный ток во второй раз преобразуется в постоянный. Далее его сила регулируется до требуемых величин.

Таким образом, в сварочном инверторе ток и напряжение четко контролируются. Это позволяет плавно регулировать их уровни и выполнять широкий диапазон сварочных работ для соединения деталей даже из самых тугоплавких металлов и сплавов.

Принцип работы сварочного полуавтомата

Электроды тут не нужны. Потому что в сварочном полуавтомате применяется специальная сварочная проволка, которая плавится в газовой среде.

Для облегчения понимания, что такое сварочный полуавтомат, достаточно знать, что это – установка, в которую входят:

• Источник питания, которым может быть сварочный инвертор или сварочный выпрямитель
• Устройство подачи сварочной проволоки
• Сварочная горелка
• Система управления
• Соединительные кабели и шланги

Сварочная проволка через специальное устройство плавно и корректно поступает в сварочную горелку. В место сварки также подается чистый углекислый газ или его смесь с аргоном.

Так что к вышеперечисленным компонентам установки логично добавить и специальные газосодержащие емкости, а также катушки с намотанной сварочной проволокой.

Информация о том, на чем основан принцип работы сварочного аппарата, в зависимости от его типа, надеемся, поможет лучше разобраться в потребительских характеристиках этого необходимого в быту оборудования и сделать оптимальный выбор.

Электросварочные аппараты: виды, характеристики, назначение

Электросваркой называется один из способов создания неразъемных соединений, где нагрев и расплавление металла соединяемых деталей производится с помощью электрической дуги. Для осуществления технологического процесса и создания неразрывной связи между металлическими элементами применяются электросварочные аппараты. При этом можно также разрезать конструкции из металла или отделять от них детали.

Классификация

Область применения аппаратов определяется величиной тока сварки:

• До 150 А – бытовые электросварочные аппараты.
• До 250 А – полупрофессиональные.
• Более 250 А – профессиональные.

Для домашнего мастера электросварочный аппарат крайне необходим, поскольку постоянно возникает потребность в создании неразъемных соединений, когда нужно установить забор, отремонтировать размороженную водопроводную трубу, приварить петли к воротам или калитке, изготовить мангал и сделать многое другое. Услуги профессиональных сварщиков и купленные в магазине готовые изделия обходятся дорого. Целесообразно приобрести электросварочный аппарат и заготовки из металла, затраты на которые иногда сопоставимы с покупкой готовых изделий. Даже если они больше, особенно экономия почувствуется в дальнейшем, когда вся необходимая техника будет уже в наличии.

Самым простым сварочным прибором является мощный трансформатор, подключаемый непосредственно к сети. У него много недостатков: большой вес и габариты, существенное энергопотребление, сложность освоения процесса сварки. Но также есть и достоинства: неприхотливость, исключительная надежность, простота и дешевизна.

Неопытному сварщику трудно получить качественный шов из металла с применением трансформатора. Для правильной работы необходимо выработать специальные навыки. Работа на переменном токе создает трудности с удержанием стабильной сварочной дуги. Любителю сложно выбрать подходящий режим работы.

Характеристики сварочных трансформаторов

Трансформатор содержит первичную и вторичную понижающую обмотки. Первая подключается к сети, а вторая используется для сварки. Напряжение на ней составляет 30-60 В. Сварка 220 вольт подходит для бытового применения, а для промышленного часто используют модели с трехфазным питанием на 380 В. Подключение производится через автомат по отдельной линии.

Выбор агрегата производится по следующим характеристикам.

1. Пределы регулирования тока сварки. Возможность изменения мощности означает, что можно подбирать удобные режимы работы и менять диаметр электродов. Чем выше максимальный ток, тем больший размер электрода можно применять.
2. Диаметр электрода. Для бытового использования достаточно 3 мм, а для повышения производительности процесса сварки в цеху или мастерской он должен быть 4-8 мм (ток от 120 до 400 А). Если сила тока ниже, чем требуется, качество шва будет низкое.
3. Напряжение сети. Для бытового использования выбираются трансформаторы на 220 В. Промышленные модели могут работать от трехфазной сети. Выпускаются устройства, которые можно подключать для обоих типов питания.
4. Сварочный ток. От его максимальной величины зависит, какие электроды можно использовать, а также возможность резки металла. Параметр всегда указывается на маркировке. Для бытового использования выбираются модели трансформаторов с номинальным током 160-200 А.
5. Номинальное рабочее напряжение. От величины напряжения на выходной обмотке зависит, какой толщины металл можно сваривать.
6. Режим работы или продолжительность включения обозначает, какую часть времени трансформатор находится в режиме сварки. Мощные агрегаты могут быть включены в течение целой смены (100%), а для бытового применения достаточно 40%. Если выйти за установленные рамки, устройство перегревается и может быть повреждено.
7. КПД трансформатора означает соотношение между выходной мощностью при сварке и потребляемой. Максимальный КПД составляет около 80%. Если он ниже, следует поискать другую модель.
8. Напряжение холостого хода облегчает появление электрической дуги по мере его увеличения. Порог безопасности для оператора составляет 80 В при переменном токе и 100 В – при постоянном.

Сварочные выпрямители

Устройства позволяют создать стабильную электрическую дугу в процессе работы. Дополнительно к трансформатору сварочный выпрямитель содержит на выходе кремниевые или селеновые блоки, обеспечивающие подачу на сварочные стержни постоянного тока.

Новичку значительно легче освоить сварку на постоянном токе. Кроме того, можно сваривать чугун, теплоустойчивые сплавы и цветные металлы.

Электросварочные аппараты имеют недостатки: высокую стоимость, чувствительность к короткому замыканию и скачкам сетевого напряжения, а также потерю мощности при работе. Несмотря на это, устройствами пользуются как любители, так и профессионалы.

Сварочный выпрямитель неприхотлив в обслуживании, но требует соблюдения следующих мер:

• проверка исправности и надежности соединения контактов;
• недопущение попадания влаги снаружи и внутри;
• продувка сжатым воздухом для удаления пыли.

Какой выпрямитель выбрать?

Сколько стоит электросварочный аппарат, зависит от мощности, максимального тока и габаритов. Для любителей подходит аппарат Telwin Quality 220 AC/DC. Мощность составляет 6 кВт, максимальный ток – 160 А, вес – 30 кг, цена – до 13 тыс. руб. Профессиональные агрегаты для бытового применения обычно не применяют в связи с высокой ценой (100 тыс. руб. и выше), большим весом, габаритами и мощностью.

Сварочные инверторы

Устройство представляет собой источник тока, обеспечивающий легкое образование дуги и автоматическое поддерживание ее горения. Электросварочный инверторный аппарат работает по следующей схеме:

• напряжение 220 В подается на выпрямитель, где сигнал фильтруется и преобразуется в постоянный ток;
• генерируется высокочастотный ток (инвертор);
• напряжение снижается до уровня сварочного (трансформатор);
• переменный ток выпрямляется.

Усложнение схемы связано с необходимостью уменьшения габаритов и веса трансформатора за счет значительного увеличения частоты. Выходные характеристики аппарата поддерживаются электронным регулятором. В этом заключается основное достоинство аппарата, пользоваться которым может новичок в режиме начинающего сварщика. Если сварочным трансформатором создаются значительные толчки напряжения в сети, инвертор ее не перегружает, а разжигание дуги происходит мягче.

Надежность аппарата ниже, чем у трансформатора, из-за наличия электронной схемы. Он чувствительный к низкой температуре воздуха и высокой влажности. Устройство создает электромагнитные помехи, которые уменьшаются у более дорогих моделей.

Особенности сварки с помощью инвертора

Устройства имеют три функции.

1. Горячий старт. В начальный период ток увеличивается и не требуется разогрев электрода, как у трансформатора. При пуске дуга делается более мощной, и сварка происходит успешно.
2. Антизалипание – рост рабочего тока при прихватывании электрода. В результате происходит быстрый отрыв, и параметры сварки моментально восстанавливаются.
3. Форсирование дуги. Параметры сварочного тока в режиме антизалипания настраиваются, чтобы не слишком разбрызгивался металл.

Электросварочный аппарат для дома и дачи

Для быта выбирается недорогой инвертор с оптимальной продолжительностью включения 60%. Им часто пользуются профессионалы, поскольку с неторопливой работой и при небольшом рабочем токе аппарат может быть включен непрерывно. Здесь важно, чтобы напряжение сети было в норме. В этом случае выбирается устройство мощностью до 160 А. Сварка 220 вольт, с током до 200 А целесообразна, когда происходят частые скачки сетевого напряжения. От 180 А и выше можно производить сварку электродом диаметром 4 мм листов толщиной до 5 мм.

Типы электросварочных аппаратов и производители

Все стараются приобрести аппарат подешевле, но с хорошими характеристиками. Из импортных моделей хорошо производить сварку «Ресантой» и «Интерсколом», у которых ценовая категория составляет от 6 до 11 тыс. руб. Из отечественных хорошо зарекомендовали себя «Торус» и «Кедр» (цена – 8-16 тыс. руб.). Аппараты дешевле 6 тыс. руб. имеют более низкое качество.

Цены на электросварочные аппараты не всегда отражают качество модели. Достойные аппараты выбираются также по косвенным показателям: наличию сервиса, качественной инструкции, положительных отзывов и др.

Сварка «Ресантой САИ 220» позволяет создавать надежные соединения изделий из жести и толстого металла, благодаря широкому диапазону регулирования тока. Для аппарата не создает проблем снижение напряжения сети на 30% от номинала.

Электросварочный инверторный аппарат «Калибр СВИ-205АП» – дешевая модель китайского производства хорошо подходит для периодического применения в быту. Если судить по отзывам, устройство не всегда попадается надежным, хотя часто встречаются модели, долгое время работающие без поломок.

Заключение

Электросварочные аппараты выбираются с учетом потребностей. Для домашнего мастера подойдет бытовая модель, а для профессионала следует выбрать устройство дороже, с возможностью постоянной работы в течение смены. Для любого устройства необходимо соблюдение правильной технологии сварки и обслуживание согласно инструкции.