Из чего состоит сварочный аппарат: Устройство сварочного инвертора.

Устройство сварочного инвертора.

Принцип работы сварочного инвертора

В настоящее время стали очень популярны и доступны по цене сварочные аппараты инверторного типа.

Несмотря на свои положительные качества, они, как и любое другое электронное устройство, временами выходит из строя.

Чтобы отремонтировать инвертор сварочного аппарата нужно хотя бы поверхностно знать его устройство и основные функциональные блоки.

В первых двух частях будет рассказано об устройстве сварочного аппарата модели TELWIN Tecnica 144-164. В третьей части будет рассмотрен пример реального ремонта сварочного инвертора модели TELWIN Force 165. Информация будет полезна всем тем начинающим радиолюбителям, которые хотели бы научиться самостоятельно ремонтировать сварочные аппараты инверторного типа.

Дальше будет много букв – наберитесь терпения .

Сам инверторный сварочный аппарат представляет не что иное, как довольно мощный блок питания.

По принципу действия он очень схож с импульсными блоками питания, например, компьютерными блоками питания AT и ATX. Вы спросите: «Чем они похожи? Это ведь абсолютно разные устройства…». Схожесть заключается в принципе преобразования энергии.

Основные этапы преобразования энергии в инверторном сварочном аппарате:

• 1. Выпрямление переменного напряжения электросети 220V;

• 2. Преобразование постоянного напряжения в переменное высокой частоты;

• 3. Понижение высокочастотного напряжения;

• 4. Выпрямление пониженного высокочастотного напряжения.

Это кратко, так сказать, на пальцах . Такие же преобразования происходят в импульсных блоках питания для ПК.

Спрашивается, а зачем нужны эти пляски с бубном (несколько ступеней преобразования напряжения и тока)? А дело тут вот в чём.

Ранее основным элементом сварочного аппарата являлся мощный силовой трансформатор. Он понижал переменное напряжение электросети и позволял получать от вторичной обмотки огромные токи (десятки – сотни ампер), необходимых для сварки. Как известно, если понизить напряжение на вторичной обмотке трансформатора, то можно во столько же раз увеличить ток, который может отдать нагрузке вторичная обмотка. При этом уменьшается число витков вторичной обмотки, но и растёт диаметр обмоточного провода.

Из-за своей высокой мощности, трансформаторы, которые работают на частоте 50 Гц (такова частота переменного тока электросети), имеют весьма большие размеры и вес.

Чтобы устранить этот недостаток были разработаны инверторные сварочные аппараты. За счёт увеличения рабочей частоты до 60-80 кГц и более, удалось уменьшить габариты, а, следовательно, и вес трансформатора. За счёт увеличения рабочей частоты преобразования в 4 раза удаётся снизить габариты трансформатора в 2 раза. А это приводит к уменьшению веса сварочного аппарата, а также к экономии меди и других материалов на изготовление трансформатора.

Но где взять эти самые 60-80 кГц, если частота переменного тока электросети всего 50 Гц? Тут на выручку приходит инверторная схема, которая состоит из мощных ключевых транзисторов, которые переключаются с частотой 60-80 кГц. Но чтобы транзисторы работали, необходимо подать на них постоянное напряжение. Его получают от выпрямителя. Напряжение электросети выпрямляется мощным диодным мостом и сглаживается фильтрующими конденсаторами. В результате на выходе выпрямителя и фильтра получается постоянное напряжение величиной более 220 вольт. Это первая ступень преобразования.

Вот это напряжение и служит источником питания для инверторной схемы. Мощные транзисторы инвертора подключены к понижающему трансформатору. Как уже говорилось, транзисторы переключаются с огромной частотой в 60-80 кГц, а, следовательно, трансформатор работает также на этой частоте. Но, как уже говорилось, для работы на высоких частотах требуются менее громоздкие трансформаторы, ведь частота то уже не 50 Гц, а все 65000 Гц! В результате трансформатор «сжимается» до весьма малых размеров, а мощность его такая же, как и у здоровенного собрата, который работает на частоте 50 Гц.

Думаю, идея понятна.

Вся эта петрушка с преобразованием привела к тому, что в схемотехнике сварочного аппарата появляется куча всяких дополнительных элементов, служащих для того, чтобы аппарат стабильно работал. Но, хватить теории, перейдём к «мясу», а точнее к реальному железу и тому, как оно устроено.

Устройство сварочного аппарата инверторного типа.

Часть 1. Силовой блок.

Разбираться в устройстве сварочного инвертора желательно по схеме конкретного аппарата. К сожалению, схемы на TELWIN Force 165 я не нашёл, поэтому нагло позаимствуем схему из руководства по ремонту другого аппарата – TELWIN Tecnica 144-164. Фотографии аппарата и его начинки будут от TELWIN Force 165, так как именно он оказался в моём распоряжении. Исходя из анализа схемотехники и элементной базы, особых отличий между этими моделями практически нет, если не учитывать мелочи.

Внешний вид платы сварки TELWIN Force 165 с указанием расположения некоторых элементов схемы.

Принципиальная схема сварочного аппарата инверторного типа TELWIN Tecnica 144-164 состоит из двух основных частей: силовой и управляющей.

Сначала разберёмся в схемотехнике силовой части. Вот схема. Картинка кликабельна (нажмите для увеличения – откроется в новом окне).

Сетевой выпрямитель.

Как уже говорилось, сначала переменный ток электросети 220V выпрямляется мощным диодным мостом и фильтруется электролитическими конденсаторами. Это нужно для того, чтобы переменный ток электросети частотой 50 герц стал постоянным. Конденсаторы С21, С22 нужны для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, которые всегда присутствуют после диодного выпрямителя. Выпрямитель реализован по классической схеме диодный мост. Он выполнен на диодной сборке PD1.

Следует знать, что на конденсаторах фильтра напряжение будет больше в 1,41 раза, чем на выходе диодного моста. Таким образом, если после диодного моста мы получим 220V пульсирующего напряжения, то на конденсаторах будет уже 310V постоянного напряжения (220V * 1,41 = 310,2V). Обычно же рабочее напряжение ограничивается отметкой в 250V (напряжение в сети ведь может быть и завышенным). Тогда на выходе фильтра мы получим все 350V. Именно поэтому конденсаторы имеют рабочее напряжение 400V, с запасом.

А что в железе?

На печатной плате сварочного аппарата TELWIN Force 165 элементы сетевого выпрямителя занимают довольно большую площадь (см. фото выше). Выпрямительный диодный мост установлен на охлаждающий радиатор. Через диодную сборку протекают большие токи и диоды, естественно, нагреваются. Для защиты диодного моста на радиаторе установлен термопредохранитель, который размыкается при превышении температуры радиатора выше 90С⁰. Это элемент защиты.

В выпрямителе применяются диодные сборки (диодный мост) типа GBPC3508 или аналогичный. Сборка GBPC3508 рассчитана на прямой ток (I₀) — 35А, обратное напряжение (V_R) — 800V.

После диодного моста установлены два электролитических конденсатора (здоровенькие бочонки) ёмкостью 680 микрофарад каждый и рабочим напряжением 400V.

Ёмкость конденсаторов зависит от модели аппарата. В модели TELWIN Tecnica 144 – 470 мкф., а в TELWIN Tecnica 164 – 680 мкф. Постоянное напряжение с выпрямителя и фильтра подаётся на инвертор.

Помеховый фильтр.

Для того чтобы высокочастотные помехи, которые возникают из-за работы мощного инвертора, не попадали в электросеть, перед выпрямителем устанавливается фильтр ЭМС – электромагнитной совместимости. На английский манер аббревиатура ЭМС обозначается как EMC (ElectroMagnetic Compatibility). Если взглянуть на схему, то фильтр EMC состоит из элементов С1, C8, C15 и дросселя на кольцевом магнитопроводе T4.

Инвертор.

Схема инвертора собрана по схеме так называемого «косого моста». В нём используется два мощных ключевых транзистора. В сварочном инверторе ключевыми транзисторами могут быть как IGBT-транзисторы, так и MOSFET. Например, в моделях Telwin Tecnica 141-161 и 144-164 используются IGBT-транзисторы (

HGTG20N60A4, HGTG30N60A4), а в модели Telwin Force 165 применены высоковольтные MOSFET-транзисторы (FCA47N60F). Оба ключевых транзистора устанавливаются на радиатор для отвода тепла. Фото одного из двух транзисторов MOSFET типа FCA47N60F на плате TELWIN Force 165.

Снова взглянем на принципиальную схему и найдём на ней элементы инвертора.

Постоянное напряжение коммутируется транзисторами Q5 и Q8 через обмотку импульсного трансформатора T3 с частотой гораздо большей, чем частота электросети. Частота переключений может составлять несколько десятков килогерц! По сути, создаётся переменный ток, как и в электросети, но только он имеет частоту в несколько десятков килогерц и прямоугольную форму.

Для защиты транзисторов от опасных выбросов напряжения используются демпфирующие RC-цепи R46C25, R63C30.

Для понижения напряжения используется высокочастотный трансформатор T3. С помощью транзисторов Q5, Q8 через первичную обмотку трансформатора T3 (обмотка 1-2) коммутируется напряжение, которое поступает от сетевого выпрямителя (DC+, DC-). Это то самое постоянное напряжение в 310 – 350V, которое было получено на первом этапе преобразования.

За счёт коммутирующих транзисторов постоянное напряжение преобразуется в переменное. Как известно, трансформаторы постоянный ток не преобразуют. Со вторичной обмотки трансформатора T3 (обмотка 5-6) снимается уже намного меньшее напряжение (около 60-70 вольт), но максимальный ток может достигать 120 – 130 ампер! В этом и заключается основная роль трансформатора T3. Через первичную обмотку течёт небольшой ток, но большого напряжения. Со вторичной обмотки уже снимается малое напряжение, но большой ток.

Размеры этого самого трансформатора невелики.

Его вторичная обмотка выполнена несколькими витками ленточного медного провода в изоляции. Сечение провода внушительное, да и не мудрено, ток в обмотке может достигать 130 ампер! 

Далее со вторичной обмотки импульсного трансформатора переменный ток высокой частоты выпрямляется мощными диодными выпрямителями. С выхода выпрямителя (OUT+, OUT-) снимается электрический ток с нужными параметрами. Это и необходимо для проведения сварочных работ.

Выходной выпрямитель.

Выходной выпрямитель собран на базе мощных сдвоенных диодов с общим катодом (D32, D33, D34). Эти диоды обладают высоким быстродействием, т. е. они могут быстро открываться и также быстро закрываться. Время восстановления t_rr < 50 ns (50 наносекунд).

Это свойство очень важно, поскольку они выпрямляют переменный ток высокой частоты (десятки килогерц). Обычные выпрямительные диоды с такой задачей бы не справились – они бы просто не успевали открываться и закрываться, нагревались и выходили бы из строя. Поэтому в случае ремонта заменять диоды в выходном выпрямителе следует именно быстродействующими.

В выпрямителе используются сдвоенные диоды марок STTH6003CW, FFh40US30DN, VS-60CPH03 (с ними мы ещё встретимся ). Все эти диоды являются аналогами, рассчитаны на прямой ток 30 ампер на один диод (60 ампер на оба) и обратное напряжение 300 вольт. Устанавливаются на радиатор.

Для защиты диодов выпрямителя используется демпфирующая RC-цепочка R60C32 (см. схему силовой части).

Схема запуска и реализация «мягкого пуска».

Для питания микросхем и элементов, которые расположены на плате управления, используется интегральный стабилизатор на 15 вольт – LM7815A. Он установлен на радиатор. Напряжение питания на стабилизатор поступает с основного выпрямителя PD1 через два последовательно включенных резистора R18, R35 (6,8 кОм 5W). Эти резисторы понижают напряжение и участвуют при запуске схемы.

Напряжение +15 со стабилизатора U3 (LM7815A) поступает на управляющую схему. Далее, когда схема управления и драйвер «раскачали» мощную схему инвертора, то на дополнительной вторичной обмотке трансформатора T3 (обмотка 3-4) появляется напряжение, которое выпрямляется диодом D11.

Через диод D9 напряжение питания поступает на интегральный стабилизатор LM7815A и теперь схема «запитывает» как бы сама себя. Вот такой вот хитрый «приём».

Выпрямленное напряжение после диода D11 также служит для питания реле RL1, охлаждающего вентилятора V1 и индикаторного светодиода D10 (Verde – «Зелёный»). Резисторы R40, R41, R65, R37 гасят излишки напряжения. Для стабилизации напряжения питания вентилятора V1 (12V) применяется 5-ти ваттный стабилитрон D36 на 12V.

Реле RL1 обеспечивает плавный запуск инвертора («мягкий пуск»). Разберёмся с этим подробнее.

В момент включения сварочного аппарата начинается заряд электролитических конденсаторов. В самом начале зарядный ток очень велик и может вызвать перегрев и выход из строя диодов выпрямителя. Чтобы уберечь диодную сборку от повреждения зарядным током применяется схема ограничения заряда (или «мягкого пуска»). Взглянем на схему.

Основным элементом схемы «мягкого пуска» служит резистор R4, мощность которого 8W (8 ватт). Сопротивление резистора – 47 ом. Именно на него возложена роль ограничения зарядного тока в первые моменты после включения.

После того, как заряд конденсаторов закончился, а инвертор начал работу в штатном режиме, электромагнитного реле RL1 замыкает контакты. Контакты реле шунтируют резистор R4, и в дальнейшем он не участвует в работе схемы, так как весь ток проходит через контакты реле. Таким образом реализован плавный запуск.

На плате инвертора TELWIN Force 165 также можно найти элементы схемы «мягкого пуска». В качестве реле RL1 выступает электромагнитное реле модели Finder на рабочее напряжение 24V (параметры контактов реле – 16A 250V~).

Итак, мы узнали о том, что сварочный инвертор состоит из сетевого выпрямителя 220V, мощного инвертора на транзисторах, понижающего трансформатора и выходного выпрямителя. Это силовые части схемы. Через них протекают огромные токи. Но где же «мозги» этого устройства? Кто управляет работой инвертора?

Об этом мы узнаем из следующей части нашего повествования. Читать далее.

Главная &raquo Мастерская &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Страница не найдена — ccm-msk.

com

Нержавейка

Содержание1 6 неоспоримых преимуществ резки нержавейки плазмой1.1 Резка нержавейки плазмой: 6 преимуществ метода1.2 Плазменная

Информация

Содержание1 Сварочные инверторы. надёжности1.1 Что главное для устойчивой работы сварочного инвертора?1.2 Как спрогнозировать характеристики

Как правильно

Содержание1 Колун: описание, выбор и правила пользования, меры предосторожности1.1 Описание1.2 Строение и виды инструментов1.3

Металл

Содержание1 Стол металлический: как сделать каркас, как сварить стол из металла своими руками, фото,

Информация

Содержание1 Ваша Сварка1. 1 Разновидности масок для сварки1.2 Как правильно выбрать защитную маску для сварки1.3

Нержавейка

Содержание1 Пайка нержавейки с медью и латунью | Пайка труб из нержавейки1.1 Технология работы1.2

Принцип работы сварочного инвертора — схема и устройство

И сварщики профессионалы, и домашние мастера оценили принцип работы сварочного инвертора, поэтому эти приборы постепенно вытесняют с рынка традиционные сварочные трансформаторы и выпрямители. И скоро настанет то время, когда они будут царить на современном рынке сварочного оборудования. Что такое сварочный инвертор, почему они появились недавно? Необходимо отметить, что принцип инвертности, а соответственно и сам сварочный агрегат появились не вчера. Принципиальные схемы аппаратов были разработаны в 70-х годах прошлого века. Но в современном виде сварочные приборы появились недавно.

Устройство сварочного инвертора

До недавнего времени инверторный аппарат был достаточно простым по схеме работы. Со временем инженеры дополнили ее электроникой, что повысило функциональность агрегата. Самое интересное состоит в том, что от этого цена сварочного инвертора не стала выше. Как показывает тенденция продаж, она постепенно снижается, что всех и радует.

Внимание! Термин «инверторный» не относится к процессу сварки. Это не методика. Это источник питания аппарата.

В чем заключается принцип действия сварочного аппарата инверторного типа?

• Работает он от сети переменного тока напряжением 220 или 380 вольт и частотой тока 50 Гц. Включается в обычную розетку, если разговор ведем о бытовом сварочном инверторе.
• Поступивший в инвертор сварочный ток проходит через фильтр, где он сглаживается и становится постоянным.
• Полученная электрическая энергия проходит через блок транзисторов (с большой частотой коммутации), в результате получается опять переменный ток только с большей частотой – 20-50 кГц.
• Далее, напряжение тока преобразуется, оно на выходе инвертора снижается до 70-90 вольт. По закону Ома снижение напряжение дает повышение силы тока. На выходе (на конце электрода) будет сила тока, равная 100-200 ампер. Это и есть сила тока сварки.

Именно высокая частота тока является главным техническим решением в инверторных сварочных аппаратах. Оно позволяет добиться максимальных преимуществ перед другими источниками питания электрической сварочной дуги. В инверторах необходимая для сварки сила тока достигается изменением высокочастотного напряжения. В обычных сварочных трансформаторах этот процесс происходит за счет изменения электродвижущей силы (ЭДС) катушки индукции, которая является основной частью трансформатора.

Именно предварительное преобразование электроэнергии позволяет использовать в инверторах трансформаторные блоки с небольшими размерами. Для сравнения можно привести такой пример. Если необходимо на выходе получить ток силой 160 ампер, то для этого в инверторе потребуется установить трансформатор весом 300 г. Такой же ток на выходе обычных сварочных трансформаторов получится, если в него будет вмонтирован трансформатор с медной проволокой (катушкой) весом 20 кг.

Почему так происходит? Основным элементов сварочного аппарата трансформаторного типа являлся сам силовой трансформатор с катушками первичной и вторичной обмотки. Именно катушка позволяла снижать переменное напряжение и получить на выходе из второй обмотки токи большой величины, пригодные для инверторной сварки металлов. Появляется зависимость от падения напряжения до увеличения силы тока. При этом длина медной проволоки на вторичной обмотке уменьшалась, но увеличивался его диаметр. Отсюда и большие габариты сварочного аппарата, и его большой вес.

Принципиальная электрическая схема инверторного аппарата

В сварочных аппаратах инверторного типа все наоборот, небольшие размеры и вес. Но как получить высокочастотное напряжение, если его частота в сети всего лишь 50 Гц? На помощь приходит принципиальная инверторная схема прибора, которая состоит из мощных транзисторов. Именно они могут переключаться с частотой напряжение 60-90 кГц.

Но чтобы транзисторы заработали, необходим постоянный ток. Его получают посредством использования выпрямителя. Этот блок представляет собой соединение двух элементов: диодный мост, который выпрямляет переменное напряжение сети, и фильтрующие конденсаторы, с помощью которых происходит сглаживание. На выходе выпрямителя получается постоянно напряжение величиною более 220 вольт. Это первый этап преобразования напряжения и силы тока.

Полученное напряжение является источником питания для работы всей схемы аппарата. А так как мощные ключевые транзисторы подключены к трансформатору (понижающему), то и переключаться они будут с высокой частотой. Соответственно и сам сварочный агрегат будет работать на такой высокой частоте. Чтобы все это работало (преобразовывалось), необходимо в схему установить большое количество дополнительных элементов.

Чтобы разобраться в принципиальной схеме сварочного инвертора, необходимо рассмотреть любую модель.

Силовой блок

Не будем повторяться и рассказывать, как работает инверторный сварочный аппарат. Пройдемся по нюансам и элементам прибора.

• Сетевой выпрямитель. Его задача – из переменного тока сделать постоянный.
• Помеховый фильтр. Его устанавливают специально для того, чтобы помехи высокочастотного типа, появляющиеся в процессе работы сварочного инвертора, не попали в питающую сеть.
• Инвертор (преобразователь). По сути, это блок из мощных ключевых транзисторов, которые чаще всего собираются по принципу косого моста. Обязателен в связке радиатор, с помощью которого отводится тепло от транзисторов. Они подключаются к высокочастотному трансформатору, где через его обмотку происходит коммутация напряжения. Обратите внимание, что в самом трансформаторе преобразование напряжения (постоянное в переменное) не происходит. Эта обязанность возложена на транзисторы. Основное назначение трансформатора – это понижение напряжения до 60-70 вольт. В нем в первичной обмотке течет ток с большим напряжением, но с малой силой тока. Во вторичной, наоборот, с малым напряжением, но с большой силой.
• Выходной выпрямитель. Это диодный мост, в котором установлены диоды быстрого действия. Они за мгновения могут открыться и закрыться. Свойства очень важное, потому что эти элементы выпрямляют переменный высокочастотный ток. Простые диоды, установленные в инвертор, не успевали бы закрываться и открываться. В результате произошел бы их перегрев, итог – выход из строя.

Внимание! Необходимо знать, что на конденсаторах, установленных в фильтр, напряжение будет больше, чем на выходе диодного моста. Величина – 1,4-1,5 раз. При стабильном напряжении в сети в 220 вольт, на конденсаторах будет напряжение 310 вольт. Если в сети будет скачок, к примеру, до 250 вольт, то внутри аппарата в конденсаторах напряжение поднимется до 350 вольт. Вот почему используются конденсаторы с номинальным напряжением 400 В.

Вот основные элементы силового блока устройства инверторного сварочного аппарата. Есть еще блок управления, но он влияет на удобство работы агрегата и на его настойку (ручная или автоматическая).

Теперь вы знаете, из каких частей состоит инверторный источник сварочного тока. Еще раз повторимся. Это выпрямитель, инвертор, собранный из транзисторов, трансформатор, который понижает напряжение, и установленный на выходе выпрямитель. Для начинающих сварочников эти элементы ни о чем не говорят. И вроде бы знать о них им нет необходимости. Ведь работать с инвертором одно удовольствие.

• Он легкий (спасибо маленькому трансформатору).
• Легко варит достаточно толстые металлические детали (спасибо высокому току и низкому напряжению).
• Электрод не прилипает к поверхности металла (спасибо функции «Arc Force»).
• Процесс поджига электрода упрощен за счет подачи на его конец в начале работы тока большой силы. Эта функция сварочного инвертора называется Hot Start.
• Если появляется короткое замыкание при залипании электрода, напряжение в аппарате резко снижается до минимума. Это оберегает его от выхода из строя.

Итак, мы разобрались в устройстве сварочного инвертора, в его принципиальной схеме, и как он работает. Необходимо отметить, что к работающему сварочному инвертору (принцип работы у всех моделей одинаковый) есть несколько требований, два из которых – это длина питающего кабеля не больше 15 м и частота проводимого обслуживания – не реже двух раз в год. В основном его надо почистить от пыли.

Поделись с друзьями

1

0

7

1

инверторы и трансформаторные преобразователи, а также электроды для них

Почти весь прошлый век сварочные работы производились на переменном токе, если не использовалась газосварка. Это было связано с тем, что более простого и недорогого сварочного оборудования не было в промышленности и строительстве.

Сварочный аппарат переменного тока представлял собой мощный понижающий трансформатор с регулятором тока в виде подвижной вторичной обмотки или дополнительных отводов в ней же. Это были надежные, простые устройства, при этом очень тяжелые и габаритные. Но благодаря развитию полупроводниковой техники появилась возможность создать сварочный аппарат постоянного тока, который по потребительским свойствам лучше своего «переменчивого» собрата.

Преимущества и недостатки

Применение постоянного тока позволяет получать шов лучшего качества благодаря тому, что электрическая дуга стабильна. Нет переходов через ноль, как у аппарата переменного тока, поэтому нет брызг.

Возможность использования прямой и обратной полярности позволяет варить нержавеющую сталь, цветные металлы, то есть электродуговая сварка постоянным током имеет более широкий диапазон применения при прочих равных условиях. При использовании инверторов сварочный аппарат получается значительно меньше по габаритам и весу.

Недостатками являются относительно высокая стоимость (по сравнению с аппаратами переменного тока) и чувствительность к пыли. Приходится часто чистить внутренние блоки.

Приборы на трансформаторах

Первые модели аппаратов для сварки постоянкой были развитием приборов переменного тока. Дополнительно к сварочному трансформатору на выходе вторичной обмотки монтировали диодный выпрямитель, выполненный по мостовой схеме, затем подключали мощные конденсаторы для уменьшения пульсаций и дроссель для получения более стабильной дуги.

От однофазной или трехфазной сети переменное напряжение поступало на первичную обмотку понижающего трансформатора. На выходе вторичной получалось напряжение порядка 70 В на холостом ходу, дальше поступало на выпрямитель и сварочный электрод.

При замыкании электрода на массу и последующем отрыве на небольшое расстояние (примерно 5 мм) возникала электрическая дуга. Сварщику оставалось вести электрод вдоль будущего шва со скоростью необходимой для образования сварочной ванны.

Инверторы

По дрогу принципу работают сварочные инверторы, которые тоже относятся к аппаратам постоянного тока. Преобразования в них происходят несколько по-другому.

Входное сетевое напряжение 220 В сразу преобразуется выпрямителем в постоянный ток. С помощью фильтра низких частот пульсации сглаживаются, и ток, в качестве питающего, поступает на задающий генератор, силовые биполярные или полевые транзисторы.

Генератор вырабатывает сигнал частотой от 40 до 80 кГц. Изменение частоты переменным резистором, выведенным на лицевую панель, позволяет регулировать силу сварочного тока. Эта частота поступает на управляющие входы силовых транзисторов, на выходе в результате получается импульсный ток той же частоты.

Для дальнейшего преобразования он пропускается через конденсаторы, чтобы получился высокочастотный переменный ток. Затем он подается на понижающий трансформатор.

С вторичной обмотки снимается пониженное напряжение высокой частоты. Благодаря этому не требуются такие громоздкие преобразователи (понижающие трансформаторы низкой частоты). Сварочный пост в таком случае получается компактным и эргономичным.

Получившийся высокочастотный ток вновь выпрямляется диодным мостом и превращается в постоянный. Для уменьшения пульсаций устанавливаются батареи конденсаторов, а для мягкости дуги – дроссель. Благодаря электронной схеме управления силой сварочного тока и напряжения, отсутствуют проседания мощности и нестабильность дуги.

Сварочный ток не зависит от изменения сетевого напряжения. Шов получается качественным. Сварщику гораздо легче работать таким сварочным аппаратом. Единственно, при пользовании электросваркой необходимо соблюдать требования к присадочной проволоке.

Электроды для сварки нужно использовать те, которые рекомендуются для данного вида металла. Диаметр необходимо выбирать исходя из толщины свариваемого материала.

Какие электроды использовать

Подбирая электроды для сваривания деталей постоянным током, в первую очередь необходимо убедиться в наличии сертификатов соответствия.

Они должны быть подтверждены соответствующими организациями типа «Центра стандартизации и метрологии» с соответствующими лицензиями. Дальше нужно выбирать электроды с учетом мощности сварочного аппарата, толщиной свариваемых деталей и вида металла. Среди многочисленных марок можно выделить такие:

• для сварки постоянным током низкоуглеродистых и низколегированных сталей подойдут электроды УОНИ13/45. Ими хорошо варить сосуды, работающие под давлением, толстостенные детали, а также заваривать дефекты литья;
• электродами УОНИ 13/55 также варят низкоуглеродистые и низколегированные стали. Используют при сварке сосудов высокого давления и стальных конструкций;
• электродами ОЗС-12 ГОСТ 9467-75 варят ответственные конструкции из низкоуглеродистой стали. Сваривание производится во всех положениях, кроме вертикального шва;
• ОЗС- 4 можно варить по окисленной поверхности с теми же сталями.

Перечисленные выше марки наиболее универсальные и простые в использовании. Их можно быстро зажечь и обеспечить стабильную дугу, поддерживаемую постоянным током.

Для средне и высоколегированных сталей применяются специальные электроды. Они имеют состав близкий к марке свариваемой стали.

Перед применением электродов необходимо убедиться, что они сухие, без сколов обмазки. Правильный подбор марки и диаметра, силы сварного тока обеспечит получение качественного сварного шва. Все необходимые данные имеются в инструкции по эксплуатации на сварочный аппарат и паспорте на электроды.

Самостоятельное изготовление

Сварочный аппарат постоянного тока имеет смысл делать своими руками, если есть запас полупроводниковых приборов подходящих по номиналам. При использовании трансформаторной традиционной схемы преобразования тока все будет достаточно дешево.

Если решили собирать инверторный аппарат, то покупка силовых транзисторов выйдет в копеечку, проще купить готовый инвертор.

Выпрямитель

Постоянный сварочный ток в самодельных аппаратах обычно рассчитывают на 160-200 ампер. Для этого оптимальными будут выпрямительные диоды В200 соединенные по мостовой схеме.

Нужно только учесть, что корпус от внутренностей у диода не изолирован, то есть при подаче напряжения на выводы, корпус тоже окажется под напряжением.

Так как они сильно греются при работе, то их устанавливают на радиаторы. Они должны быть изолированы друг от друга, корпуса сварочного оборудования и других элементов схемы.

Если в распоряжении имеются диодные мостовые сборки, то это еще лучше, поскольку схему будет проще собирать. У них прямой ток порядка 35-50 А. Если требуется мост помощнее, то сборки можно спаривать, ставить параллельно.

Надежность такого соединения меньше, чем у одиночного диода из-за разброса параметров, но если установить с запасом, то все будет замечательно. Корпуса у них не под напряжением, поэтому можно устанавливать на один радиатор.

Другие компоненты

Самодельный сварочный аппарат постоянного тока трансформаторного типа состоит из понижающего трансформатора мощностью от 7 кВт и выше, выпрямительного моста на диодах типа В200, ВЛ200 или нескольких мостовых диодных сборок, набора электролитических конденсаторов общей мощностью 30000 мкФ и дросселя. Для охлаждения диодов применяются алюминиевые радиаторы и вентилятор.

Все контакты рекомендуется делать пайкой для уменьшения переходных сопротивлений в местах соединений. Сварочный трансформатор будет иметь различные габариты в зависимости от мощности и используемой частоты преобразования. Это необходимо учесть при конструировании корпуса или его подборе.

Сварочные кабели должны подсоединяться к устройству через болтовое соединение. В таком варианте исполнения практически отсутствуют регулировки сварки постоянным током.

Если в наличии имеется сварочный аппарат переменного тока, то добавив выпрямительную схему можно получить устройство постоянного тока, но уже с регулировками по переменному напряжению, что тоже хорошо.

Изготовление сварочного аппарата инверторного типа под силу людям, разбирающимся в электронике. Здесь нет такого большого разброса по параметрам, как в трансформаторном аппарате.

Схемы достаточно сложные для начинающего радиолюбителя, но при соблюдении всех правил пайки микросхем и полупроводниковых приборов, особенно полевых транзисторов, можно сделать аппарат требуемых параметров.

Устройство сварочного трансформатора, виды трансформаторов

Сварочный трансформатор — это устройство, предназначенное для преобразования тока из электросети в ток, пригодный для сварки. Он понижает напряжение сети до нескольких вольт, а ток, соответственно, возрастает и может достигать тысячи ампер и больше. В этой статье мы рассмотрим устройство сварочного трансформатора и выявим разновидности таких агрегатов.

• Конструкция сварочного трансформатора
• Классификация сварочных трансформаторов

Конструкция сварочного трансформатора

В основе устройства лежит понижающий трансформатор, запитываемый от внешнего источника электроэнергии. Кроме него, конструкция подразумевает наличие дополнительных приспособлений для получения необходимых характеристик тока, управления током и защиты устройства от коротких замыканий. Как правило, в цепь включается отдельная дроссельная катушка.

Принцип работы сварочного трансформатора — преобразование внешнего напряжения (220 или 380В) в более низкое — в режиме холостого хода оно составляет около шестидесяти вольт.

Примерная схема агрегата с дросселем такова: первичная и вторичная катушки намотаны на одном металлическом сердечнике. Дроссель подключается после вторичной обмотки устройства, при этом его исполнение позволяет регулировать характеристики тока за счет изменения воздушного зазора — для этого предусмотрен регулировочный винт. Регулировка тока возможна и с использованием других способов, как правило, используется движение подвижных обмоток (неподвижной в таких конструкциях является первичная обмотка, подключенная к электрической сети) и регулировочного винта.

Возникновение электрической дуги (начало процесса сварки) ведет к снижению значения тока, что снижает ЭДС самоиндукции дросселя и приводит к возникновению рабочего напряжения, обеспечивающего устойчивое горение дуги. Это напряжение ниже, чем напряжение холостого хода.

В целом схема сварочного трансформатора подразумевает наличие следующих элементов:

• Центральная часть конструкции – магнитопровод (сердечник), изготавливаемый обыкновенно из нескольких стальных пластин, гальванически разъединенных друг с другом. Самодельные сердечники для сварки изготавливаются из электротехнической стали, берущейся из «донорской» техники.
• На сердечнике размещены обмотки из изолированного провода соответствующей длины и сечения, число витков напрямую влияет на характеристики устройства. Первичная обмотка в такой конструкции всегда одна.
• Для регулировки тока используются различные решения – подвижные обмотки и т.д.
• Для защиты агрегата от повреждений он помещается в корпус;
• Дополнительные элементы, такие, как вентиляция, колеса и ручки для удобной транспортировки тяжелых агрегатов.

к меню ↑

Классификация сварочных трансформаторов

Агрегаты для сварки можно классифицировать следующими способами:

• По фазности: однофазные, трехфазные;
• По конструкции: с регулировкой напряжения переключением обмоток, посредством дросселя насыщения или посредством магнитного рассеяния;
• По количество обслуживаемых мест.

Помимо этого, конструкции различаются такими характеристиками, как коэффициент мощности, вторичное и первичное напряжение, мощность и пределы регулирования тока. Существует достаточно большое количество моделей агрегатов для сварки, что позволяет подбирать оптимальный вариант под любые задачи.

Устройства с регулировкой посредством магнитного рассеивания состоят из двух частей – понижающего блока и регулирующего напряжение дросселя.

Устройства с увеличенным магнитным рассеиванием несколько более сложны по конструкции – в них входят несколько подвижных обмоток, конденсатор или импульсный стабилизатор и некоторые другие элементы.

Стоит упомянуть и о сравнительно новом типе агрегатов для сварки – тиристорных моделях. В них включается силовой блок и тиристорный фазорегулятор, позволяющий достичь меньшего веса по сравнению с другими видами конструкций.

Заключение

Мы рассмотрели устройство агрегатов для сварки и различные варианты их конструкции. Как видите, схема сварочного трансформатора не очень сложная, и такой агрегат легко изготовить даже самостоятельно, а различные варианты изготовления таких агрегатов позволяют подобрать оптимальный метод под каждую ситуацию и каждый сварочный процесс. Надеемся, эта информация будет полезной для вас.

Похожие статьи

Полуавтомат сварочный — принцип работы, технология полуавтоматической сварки, режимы сварки полуавтоматом

Существует несколько видов сварочных аппаратов. Для того чтобы выбрать подходящий аппарат, необходимо знать принцип его работы. Сварочный аппарат помогает получить качественный и ровный шов. Режимы полуавтоматической сварки помогают нагревать и расплавлять металл.

Что такое сварка и основные принципы работы сварочного полуавтомата

Для начала, давайте рассмотрим, что собой представляет сам процесс сварки. Сварка – это процесс соединения деталей путем нагрева и деформирования. Твердые материалы нагреваются, начинают деформироваться и, таким образом, соединяются между собой. В зависимости от способа выбирается и оборудование.

Для того чтобы правильно пользоваться сварочным автоматом, необходимо знать основу и принципы его работы. Сам процесс основан на том, что тепловая энергия направляется на оплавление поверхности металла. В результате металл расплавляется, и необходимые части соединяются между собой.

Для осуществления качественной сварки, оборудование должно иметь определенную силу тока и напряжение. А также должна быть определенная скорость процесса и расход инертного газа.

Режимы сварки полуавтоматом предусматривают, что вместо электродов применяется специальная сварочная проволока. Для того чтобы процесс сварки был эффективным и элементы между собой были соединены качественным и прочным швом, необходимо соблюдать последовательность этапов.

Устройство полуавтомата сварочного работает на переменном токе и очень важно установить правильную полярность сварочного тока. Прямая полярность используется для работы с флюсовой проволокой, а обратная при использовании газовой среды. Переставляя клеммы на корпусе, можно менять полярность с «плюса» на «минус» и наоборот.

Технология полуавтоматической сварки предполагает, что, перед началом работы, будет проведена регулировка расхода газа, натяжение проволоки и регулировка сварочного тока. Сварочная проволока вступает в сварочную горелку уже в ходе самого процесса.

Пользоваться сварочным аппаратом можно только соблюдая правила безопасности. Категорически запрещено снимать защитную маску, потому как именно она предотвращает попадание искр в глаза и на лицо.

Из чего состоит сварочный полуавтомат

Перед тем как начать работу, нелишним будет узнать устройство полуавтомата сварочного. К основным его элементам относятся:

• источник питания;
• устройство для подачи проволоки;
• система управления;
• сварочная горелка;
• кабеля и шланги.

Сварочная проволока подается с помощью электродвигателя, редуктора и подающих роликов.

Полуавтоматическая сварка является, пожалуй, самой популярной. Чаще всего ее применяют для алюминия и нержавеющей стали. Но важно знать, что, если не использовать защитный газ, то разбрызгивание металла увеличивается.

Полуавтоматическая сварка – это процесс соединения различных металлов. Устройство полуавтомата сварочного имеет несколько основных режимов:

• циклический – характерен для сварки элетродными проволоками;
• режим сварки оптимизированной короткой дугой;
• режим импульсивной сварки;
• режим переноса металла струйного;
• режим ротационного переноса.

Предусматривает полуавтомат сварочный принципы и режимы работы в защитных газах. Основными параметрами этих режимов являются: напряжение и скорость, диаметр проволоки, расход газа и его состав, колебание электрода.

Методы сварки полуавтоматом

Так как сварщик имеет дела с разными видами металла, он сам должен выбирать оптимальный режим. Для того чтобы было легче ориентироваться, существует несколько методов для сварки: стыковый, внахлёст и по готовым отверстиям.

Стыковая сварка имеет узкую направленность, используется в основном при ремонте автомобилей, для частичной замены какого-либо поврежденного элемента. Такой метод сварки требует профессионального подхода и навыков специалиста.

Метод сварки по готовым отверстиям заключается в том, что уже готовую заплатку приваривают к поверхности.

И самый простой, не требующий особых навыков, метод сварки внахлест. На подготовленную поверхность кладется отрезок металла, который заваривается внахлест, точечно.

В независимости от того, какой метод будет использован, поверхность должна быть предварительно подготовлена к сварке. Это делается для того, чтобы по окончании процесса на шве не образовывались поры, которые негативно сказываются на результатах сварки.

С поверхности металла необходимо удалить всю пыль, грязь, влагу или ржавчину, после чего обезжирить специальным средством. Затем, можно приступать непосредственно к работе.

---

Поделитесь со своими друзьями в соцсетях ссылкой на этот материал (нажмите на иконки):

Сварочник. Виды и особенности. Применение и как выбрать

Продолжаем рассмотрение видов сварочных аппаратов. И рассмотрим наиболее современные из них – инверторы, автоматические и полуавтоматические аппараты, а также сварочные генераторы и аппараты для сварки алюминиевых сплавов. Также рассмотрим, на какие параметры следует обращать внимание, как выбрать сварочник.

Инверторный сварочник

Это наиболее современные сварочные аппараты, производящиеся массово только с 80-х годов прошлого столетия. Они являются выпрямителями тока со встроенным инвертором на транзисторах. В таких устройствах электрическая энергия несколько раз изменяет свои параметры. В первую очередь ток выпрямляется с помощью полупроводников, далее специальным фильтром происходит его сглаживание. Постоянный ток снова преобразуется в переменный ток, но с более высокой частотой, достигающей нескольких десятков кГц.

После этого ток проходит по небольшому трансформатору, где уменьшается напряжение и увеличивается его ток. Затем начинает работать выпрямитель и фильтр высокой частоты, чтобы создать электрическую дугу постоянного тока, поступающего на электроды.

Основной особенностью сварочного инвертора стало повышение частоты тока. Это дало возможность значительно снизить массу и габаритные размеры устройства.

Преимущества

• Длительное время непрерывной эксплуатации.
• Повышенный КПД (более 80%), небольшие потери и экономия энергии.
• Возможность подключения к бытовой сети квартиры или дома.
• Большой интервал регулировки тока, что позволяет использовать разные по диаметру электроды, даже очень тонкие.
• Плавная регулировка напряжения и тока.
• Образование высококачественного сварного шва.
• Нет разбрызгивания металла.
• Защита устройства от скачков напряжения.
• Функционирование аппарата контролируется с помощью микропроцессоров и управляющих схем, поэтому электрическая дуга быстро разжигается и стабилизируется.
• Сваривание материалов, которые невозможно сварить другими аппаратами.
• Высокая электробезопасность.

Недостатки

• Высокая чувствительность аппарата к пыли, которая постоянно заходит в корпус из-за действующего охлаждения вентиляторами. Металлическая пыль способна создать короткое замыкание элементов в корпусе, поэтому устройство требует периодической продувки сжатым воздухом, либо очистки его щеткой, особенно на производстве или в строительстве.
• Высокая стоимость аппарата, по сравнению с трансформаторными устройствами. Ремонт инверторного устройства также обойдется недешево. Например. Если выйдут из строя силовые транзисторы, то придется заплатить практически половину стоимости всего аппарата.
• Возможное создание помех в бытовой сети, что отрицательно влияет на работу бытовых устройств.
• Сложное устройство на основе полупроводниковых силовых элементов, высокая чувствительность к низким температурам, влаге, конденсату. В зимнее время возникают некоторые сложности в работе.
• Требует для хранения теплого отапливаемого помещения.

Инверторный сварочник значительно упростит работу для начинающего сварщика, а для квалифицированного специалиста этот аппарат позволит выполнить работу быстро и с высоким качеством. Благодаря небольшим размерам и массе инверторное устройство очень мобильно, и для частых перемещений по объекту такое устройство подойдет как нельзя кстати. Но все эти достоинства потребуют вложения немалых денег.

Сварочные полуавтоматы

Работа сварочного полуавтомата состоит в том, что специальная сварочная проволока диаметром около 1 мм специальным подающим механизмом подается в зону сварки, где она расплавляется в газовой среде и поступает в сварочную ванну. Воздух вытесняется газом вблизи сварочной ванны, чем создает защиту сварного шва от действия кислорода. Обычно для этих целей применяют углекислый газ, аргон и другие газы или их смеси. Если для сварки применять флюсовую проволоку, то газ можно не подавать в рабочую зону.

По своей сути полуавтоматический сварочник является стационарной установкой, которая состоит из выпрямителя или инвертора, подающего механизма, системы управления, газовой системы и горелки с рукавами. Режим эксплуатации всего устройства настраивается использованием определенного типа присадочной проволоки, вида газа, регулировкой скорости подачи и силы тока.

Достоинства

• Высокое качество шва любой длины (от точечного до длинного).
• Легкое сваривание тонкостенных деталей, особенно при кузовных работах в автосервисе.
• Высокая скорость работы.
• Множество настроек и регулировок.
• Большой перечень свариваемых материалов.

Недостатки

• Необходимо использовать баллоны, либо подключаться к газовой сети.
• Повышенная стоимость расходных материалов (аргона, проволоки).
• Высокая стоимость всего оборудования.
• Невозможно работать во внешней среде при ветреной погоде, необходима защита от ветра.

Сварочный генератор

Это довольно сложное устройство, включающее в себя топливный генератор электроэнергии и источник тока для сварки. При этом этот источник может выдавать переменный и постоянный ток. Такой агрегат относится к дорогостоящим изделиям. Однако, для строительных объектов или мест проведения сварочных работ, где отсутствует электричество, либо оно нестабильно, такое устройство будет оптимальным выбором.

Многие могут спросить: способны ли простые сварочные аппараты функционировать от такого генератора? Да, вполне могут. Однако, если к генератору подключены бытовые устройства, либо другие потребители, то на время проведения сварочных работ их придется отсоединить от генератора, так как напряжение будет неустойчивым, что приведет к выходу из строя подключенных устройств.

Важной особенностью этого устройства является то, что для работы сварочного аппарата необходим генератор с простым устройством, так как для сварки не требуется повышенных параметров источника питания. В результате такое комплексное устройство имеет меньшую стоимость, по сравнению с тем, если приобрести отдельно генератор и сварочник.

Если у вас периодические перебои с электричеством, либо вообще отсутствует электроэнергия, то выгоднее будет приобрести не бытовой сварочный аппарат, а комбинированное устройство – сварочный генератор. При этом сначала определяются с видом генератора – дизельный или бензиновый. Далее подбирают вид источника тока – выпрямитель, трансформатор или инвертор, а потом уже выбирают остальные параметры устройства, которые мы рассматривали ранее.

Аппарат для сварки алюминиевых сплавов

Особенностью сваривания алюминия является небольшая температура плавления, обычно небольшая толщина металла. Поэтому традиционная ручная сварка для стали не подойдет, необходим большой опыт, которым обладают далеко не все сварщики. Необходим сварочник, который варит в газовой среде или аргонодуговой аппарат.

Существуют также многофункциональные универсальные сварочные аппараты, которые способны сваривать несколько видов металлов. Стоимость таких устройств очень высока, и для бытовых нужд они практически не используются. Это профессиональные сварочники для широкого использования.

Они могут работать в нескольких режимах:

• Аргонодуговой сварки.
• Ручной сварки электродами.

Эти оба режима могут происходить в среде газовой оболочки на постоянном, переменном или пульсирующем токе. Такие аппараты имеют очень много настроек, варят как сталь, так и алюминий, даже без дополнительной обработки, а также титан и нержавеющую сталь. При этом сварной шов получается высокого качества.

Рекомендации по выбору

Чтобы сделать правильный выбор сварочного аппарата, необходимо учитывать определенные параметры, которые следует рассмотреть подробнее.

Напряжение питания

Сварочные аппараты могут быть трехфазными или однофазными. Для бытового использования следует выбирать однофазные устройства, либо универсальный сварочник. Многие сварочные аппараты имеют высокую чувствительность к скачкам напряжения, при этом они могут перестать работать, либо выйти из строя. Поэтому инверторные аппараты обычно оснащены специальной защитой от перепадов питания, что позволяет использовать их в сетях, где параметры питания нестабильны.

Бытовые устройства для сварки имеют расширение диапазона напряжений до 15%. Профессиональные сварочные аппараты могут иметь большее допустимое отклонение напряжения от нормы.

Напряжение без нагрузки

Это важный параметр, определяющий способность сварочника разжигать дугу электрического тока, и поддерживать ее во время работы. Для розжига дуги необходимо напряжение, превышающее величину напряжения постоянного горения, в два раза. Нормативные документы ограничивают эти параметры для переменного тока – 80 В, для постоянного тока – 90 В.

Исходя из практики дуга может образоваться и при 30 В, так как в устройствах таких аппаратов часто используют различные хитроумные схемы, позволяющие облегчить возникновение дуги.

Мощность

В руководствах к сварочным аппаратам обычно указывается их наибольшая мощность. Это соответствует наибольшим пиковым нагрузкам на электрическую сеть. Руководствуясь этим параметром, нужно правильно выбирать место подключения аппарата, чтобы кабели и устройства защиты смогли обеспечить его нормальную работу. Некоторые заводы изготовители указывают в паспорте номинальный ток автомата защиты.

Если сварочник может работать при пониженном напряжении, то его эффективность в экстремальных режимах значительно снизится. Поэтому необходимо иметь резерв мощности около 30%. Если сварочный аппарат часто использовать на предельных нагрузках, то срок его службы значительно снизится.

Реальная мощность аппарата заключена в силе тока на выходе устройства. Именно этот параметр определяет толщину металла, которую аппарат сможет проварить. Считается, что сварочники для профессионалов должны выдавать не менее 300 ампер, а для бытовых нужд будет достаточно устройства, выдающего до 200 ампер. Это соответствует электродам диаметром 4 мм и толщине металла 6 мм.

Длительность работы

Это информативный параметр, от которого зависит производительность устройства. Проектировщики определяют ограниченный цикл работы, и делят его на части – время отдыха и работы. В европейских странах принято считать рабочим циклом 10 минут, в нашей стране – 5 минут. Если в инструкции указано, что длительность работы 20%, это означает, что европейский сварочник выключится через две минуты непрерывной сварки, и продолжать работу следует через 8 минут.

Ограничение температуры

Стандарты допускают выполнять ручную сварку в интервале -40 +40 градусов. В жаркую погоду сварочные аппараты работают нормально, а при снижении температуры могут возникать проблемы. Существуют устройства, которые не запускаются при температуре ниже ноля градусов.

Это чаще всего бывает с инверторными конструкциями, у которых при отрицательной температуре срабатывает защита, включается индикатор и устройство выключается. Поэтому на такой параметр следует обратить внимание при приобретении.

Похожие темы:

Что такое дуговая сварка? — Определение и типы процессов

Дуговая сварка — это тип процесса сварки, в котором используется электрическая дуга для создания тепла для плавления и соединения металлов. Источник питания создает электрическую дугу между расходуемым или неплавящимся электродом и основным материалом, используя либо постоянный (DC), либо переменный (AC) ток.

Эта статья входит в серию часто задаваемых вопросов TWI.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна помощь, напишите нам, чтобы получить консультацию специалиста:

contactus @ twi.co.uk

Щелкните здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .

Как это работает?

Дуговая сварка — это процесс сварки плавлением, используемый для соединения металлов. Электрическая дуга от источника переменного или постоянного тока создает интенсивное тепло около 6500 ° F, которое плавит металл в месте соединения двух заготовок.

Дуга может управляться вручную или механически вдоль линии соединения, в то время как электрод либо просто проводит ток, либо проводит ток и одновременно плавится в сварочной ванне, подавая присадочный металл в соединение.

Поскольку металлы химически реагируют с кислородом и азотом в воздухе при нагреве дугой до высоких температур, для сведения к минимуму контакта расплавленного металла с воздухом используется защитный газ или шлак. После охлаждения расплавленные металлы затвердевают с образованием металлургической связи.

Какие бывают типы дуговой сварки?

Этот процесс можно разделить на два разных типа; методы плавления и неплавящегося электрода.

Методы расходных электродов

Сварка металлов в инертном газе (MIG) и сварка металлов в активном газе (MAG)

Также известная как Газовая дуговая сварка металла (GMAW) , использует защитный газ для защиты основных металлов от загрязнения.

Дуговая сварка защищенного металла (SMAW)

Также известна как ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA или MMAW) , дуговая сварка под защитным флюсом или дуговая сварка — это процесс, при котором дуга возникает между металлическим стержнем (электрод с покрытием из флюса) и заготовкой поверхность стержня и заготовки плавятся, образуя сварочную ванну. Одновременное плавление флюсового покрытия на стержне приведет к образованию газа и шлака, защищающего сварочную ванну от окружающей атмосферы.Это универсальный процесс, идеально подходящий для соединения черных и цветных металлов различной толщины во всех положениях.

Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW)

Созданный как альтернатива SMAW, FCAW использует непрерывно запитанный расходный порошковый электрод и источник постоянного напряжения, что обеспечивает постоянную длину дуги. В этом процессе используется либо защитный газ, либо только газ, создаваемый флюсом, чтобы обеспечить защиту от загрязнения.

Дуговая сварка под флюсом (SAW)

Часто используемый процесс с непрерывной подачей расходуемого электрода и защитным слоем из плавкого флюса, который становится проводящим при расплавлении, обеспечивая прохождение тока между деталью и электродом.Флюс также помогает предотвратить разбрызгивание и искры, подавляя пары и ультрафиолетовое излучение.

Электрошлаковая сварка (ESW)

Вертикальный процесс, используемый для сварки толстых листов (более 25 мм) за один проход. ESW основывается на зажигании электрической дуги до того, как добавка флюса погасит дугу. Флюс плавится, когда расходный материал проволоки подается в ванну расплава, что создает расплавленный шлак на поверхности ванны. Тепло для плавления проволоки и краев пластины генерируется за счет сопротивления расплавленного шлака прохождению электрического тока.Две медные башмаки с водяным охлаждением следят за ходом процесса и предотвращают стекание расплавленного шлака.

Дуговая сварка шпилек (SW)

Подобно сварке оплавлением, SW соединяет гайку или крепеж, обычно с фланцем с выступами, которые плавятся для создания соединения, с другой металлической деталью.

Методы использования нерасходуемых электродов

Сварка вольфрамом в среде инертного газа (TIG)

Также известная как Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) , использует неплавящийся вольфрамовый электрод для создания дуги и инертный защитный газ для защиты сварного шва и ванны расплава от атмосферного загрязнения.

Плазменно-дуговая сварка (PAW)

Подобно TIG, PAW использует электрическую дугу между неплавящимся электродом и анодом, которые расположены внутри корпуса резака. Электрическая дуга используется для ионизации газа в горелке и создания плазмы, которая затем проталкивается через тонкое отверстие в аноде, чтобы достичь опорной пластины. Таким образом плазма отделяется от защитного газа.

Что такое сварка? — Определение, процессы и типы сварных швов

Сварка — это производственный процесс, при котором две или более детали соединяются вместе с помощью тепла, давления или обоих, образуя соединение по мере охлаждения деталей.Сварка обычно применяется к металлам и термопластам, но также может применяться к дереву. Готовое сварное соединение может называться сварной конструкцией.

Щелкните здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .

Некоторые материалы требуют использования определенных процессов и методов. Число считается « несвариваемый », термин, который обычно не встречается в словарях, но полезен и информативен в инженерии.

Соединяемые детали называются исходным материалом . Материал, добавленный для формирования соединения, называется наполнителем или расходным материалом . По форме эти материалы могут быть названы основной пластиной или трубой, присадочной проволокой, плавящимся электродом (для дуговой сварки) и т. Д.

Расходные материалы обычно выбираются так, чтобы они были схожи по составу с основным материалом, таким образом образуя однородный сварной шов, но бывают случаи, например, при сварке хрупких чугунов, когда используется наполнитель с очень другим составом и, следовательно, свойствами.Эти сварные швы называют неоднородными.

Готовое сварное соединение может называться сварной конструкцией .

Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна помощь, напишите нам, чтобы получить консультацию специалиста:

[email protected]

В комплекте:

1. Как работает сварка?
2. Общие конфигурации шарниров
3. Виды сварных соединений
4. Источники энергии
5. Различные типы и для чего они используются
6. Услуги
7. Где используется?

Соединительные металлы

В отличие от пайки и пайки, при которых не плавится основной металл, сварка представляет собой процесс с высокой температурой плавления основного материала.Обычно с добавлением наполнителя.

Нагрев при высокой температуре вызывает образование сварочной ванны из расплавленного материала, которая охлаждается, образуя соединение, которое может быть прочнее, чем основной металл. Давление также можно использовать для создания сварного шва, либо вместе с нагревом, либо отдельно.

Он также может использовать защитный газ для защиты расплавленного металла и присадочного металла от загрязнения или окисления.

Соединение пластмасс

При сварке пластмасс также используется тепло для соединения материалов (но не в случае сварки растворителем), и выполняется в три этапа.

Во-первых, поверхности подготавливаются перед приложением тепла и давления и, наконец, материалам дают остыть для плавления. Способы соединения пластмасс можно разделить на методы внешнего и внутреннего нагрева, в зависимости от конкретного используемого процесса.

Соединение дерева

При сварке древесины для соединения материалов используется тепло, выделяемое трением. Соединяемые материалы подвергаются сильному давлению, прежде чем линейное движение трения создает тепло для соединения деталей друг с другом.

Это быстрый процесс, позволяющий соединить древесину без клея и гвоздей за считанные секунды.

стыковое соединение

Соединение между концами или краями двух частей, образующих угол между собой 135–180 ° включительно в области соединения.

Т-образный шарнир

Соединение между концом или краем одной части и лицевой стороной другой части, при этом части составляют угол друг к другу от более 5 до 90 ° включительно в области соединения.

Угловой шарнир

Соединение между концами или краями двух частей, образующих угол друг к другу более 30, но менее 135 ° в области соединения.

Кромочный стык

Соединение краев двух частей под углом от 0 до 30 ° включительно в области стыка.

Крестообразный шарнир

Соединение, в котором две плоские пластины или два стержня приварены к другой плоской пластине под прямым углом и на одной оси.

Нахлест. Соединение

Соединение между двумя перекрывающимися частями, образующими угол между собой 0-5 ° включительно в области сварного шва или сварных швов.

Сварные швы на основе конфигурации

Сварка пазом

Соединение между двумя перекрывающимися компонентами, выполненное путем наложения углового сварного шва по периферии отверстия в одном компоненте, чтобы соединить его с поверхностью другого компонента, открытой через отверстие.

Электрозаклепка

Сварка, выполненная путем заполнения отверстия в одном компоненте заготовки присадочным металлом так, чтобы соединить его с поверхностью перекрывающегося компонента, открытого через отверстие (отверстие может быть круглым или овальным).

На основе проникновения

Сварной шов с полным проплавлением

Сварное соединение, в котором металл шва полностью проникает в соединение с полным проплавлением корня. В США предпочтительным термином является шов с полным проплавлением (CJP, см. AWS D1.1).

Сварной шов с частичным проплавлением

Сварной шов, в котором проплавление намеренно меньше полного проплавления. В США предпочтительным термином является шов с частичным проплавлением (PJP).

Сварные швы с учетом доступности

Характеристики завершенных сварных швов

Под сварку встык

Угловой шов

Основной металл

Металл, соединяемый или покрываемый сваркой, пайкой или пайкой.

Присадочный металл

Металл, добавленный во время сварки, пайки твердым припоем или наплавки.

Сварной металл

Весь металл расплавился во время сварки и остался в сварном шве.

Зона теплового воздействия (HAZ)

Часть основного металла, подвергшаяся металлургическому воздействию тепла сварного шва или термической резки, но не расплавленная.

Линия Fusion

Граница между металлом шва и ЗТВ при сварке плавлением. Это нестандартный термин для обозначения сварного соединения.

Зона сварного шва

Зона, содержащая металл шва и ЗТВ.

Поверхность сварного шва

Поверхность сварного шва, открытая со стороны, с которой он был выполнен.

Корень сварного шва

Зона на стороне первого участка, наиболее удаленной от сварщика.

Приварной палец

Граница между поверхностью шва и основным металлом или между прогонами. Это очень важная особенность сварного шва, так как пальцы ног являются точками высокой концентрации напряжений и часто являются точками зарождения различных типов трещин (например, усталостных трещин, холодных трещин).

Чтобы снизить концентрацию напряжения, пальцы ног должны плавно переходить в основную металлическую поверхность.

Избыток металла сварного шва

Металл сварного шва, лежащий вне плоскости, соединяющей пальцы ног. Другие нестандартные термины для этой особенности: армирование, перелива.

Примечание: термин «армирование», хотя и обычно используется, не подходит, потому что любой избыток сварочного металла над поверхностью основного металла и над ним не делает соединение более прочным.

Фактически, толщина, учитываемая при проектировании сварного компонента, является расчетной толщиной горловины, которая не включает излишек металла сварного шва.

Пробег (проход)

Металл расплавился или выпал во время одного прохода электрода, горелки или выдувной трубки.

Слой

Слой металла шва, состоящий из одного или нескольких прогонов.

Различные процессы зависят от используемого источника энергии, и доступно множество различных методов.

До конца XIX века кузнечная сварка была единственным методом, который использовался, но с тех пор были разработаны более поздние процессы, такие как дуговая сварка.Современные методы используют газовое пламя, электрическую дугу, лазеры, электронный луч, трение и даже ультразвук для соединения материалов.

Необходимо соблюдать осторожность при использовании этих процессов, поскольку они могут привести к ожогам, поражению электрическим током, повреждению зрения, воздействию радиации или вдыханию ядовитых сварочных паров и газов.

Существует множество различных процессов со своими собственными технологиями и приложениями для промышленности, к ним относятся:

Арка

Эта категория включает ряд общих ручных, полуавтоматических и автоматических процессов.К ним относятся сварка металла в среде инертного газа (MIG), сварка штучной сваркой, сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG), также известная как дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW), газовая сварка, сварка в среде активного газа (MAG), дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW), газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW), дуговая сварка под флюсом (SAW), дуговая сварка металлическим электродом в защитных оболочках (SMAW) и плазменная сварка.

В этих технологиях обычно используется присадочный материал, и они в основном используются для соединения металлов, включая нержавеющую сталь, алюминий, никель и медные сплавы, кобальт и титан.Процессы дуговой сварки широко используются в таких отраслях, как нефтегазовая, энергетическая, аэрокосмическая, автомобильная и др.

Трение

Сварка трением соединяет материалы с использованием механического трения. Это можно сделать различными способами на различных сварочных материалах, включая сталь, алюминий или даже дерево.

Механическое трение генерирует тепло, которое размягчает смешанные материалы, создавая связь по мере их охлаждения. Способ соединения зависит от точного используемого процесса, например, сварка трением с перемешиванием (FSW), точечная сварка трением с перемешиванием (FSSW), линейная сварка трением (LFW) и ротационная сварка трением (RFW).

Сварка трением не требует использования присадочных металлов, флюса или защитного газа.

Трение часто используется в аэрокосмической отрасли, поскольку оно идеально подходит для соединения легких алюминиевых сплавов, которые иначе не поддаются сварке.

Процессы трения используются в промышленности, а также изучаются как метод склеивания древесины без использования клея или гвоздей.

Электронный луч

Этот процесс соединения сплавлением использует пучок высокоскоростных электронов для соединения материалов.Кинетическая энергия электронов преобразуется в тепло при ударе о детали, заставляя материалы плавиться вместе.

Электронно-лучевая сварка (ЭЛС) выполняется в вакууме (с использованием вакуумной камеры) для предотвращения рассеивания луча.

ЭЛС имеет много общих применений, например, для соединения толстых профилей. Это означает, что его можно применять во многих отраслях, от авиакосмической до атомной энергетики и от автомобильной до железнодорожного транспорта.

Лазер

Используется для соединения термопластов или кусков металла, в этом процессе используется лазер для создания концентрированного тепла, идеально подходящего для сварных швов, глубоких сварных швов и высоких скоростей соединения.Благодаря простой автоматизации, высокая скорость сварки, с которой может выполняться этот процесс, делает его идеальным для применения в больших объемах, например, в автомобильной промышленности.

Сварка лазерным лучом может выполняться на воздухе, а не в вакууме, например, при сварке электронным лучом.

Сопротивление

Это быстрый процесс, который обычно используется в автомобильной промышленности. Этот процесс можно разделить на два типа: контактная точечная сварка и контактная сварка швом.

При точечной сварке используется тепло, передаваемое между двумя электродами, которое прикладывается к небольшой площади, когда детали зажимаются вместе.

Шовная сварка аналогична точечной сварке, за исключением того, что электроды заменяются вращающимися колесами, что обеспечивает непрерывный сварной шов без утечек.

TWI предлагает один из наиболее исчерпывающих наборов услуг.

Сколько существует сварочных аппаратов и их применение?

Когда дело доходит до сварки, не существует универсального метода, подходящего для всех. Каждый сварочный процесс соответствует определенной потребности или отрасли. Все они склонны использовать разные машины.

Сколько существует типов сварочных аппаратов и как они используются? На рынке представлено не менее 10 различных типов сварочных аппаратов.Их использование зависит от сварочного процесса. Есть машины, которые приносят пользу одной технике, в то время как другие предлагают многоцелевые функции.

Это руководство проведет вас через каждую машину. Мы рассмотрим различия и преимущества каждого из них, чтобы помочь вам решить, какой аппарат и метод подходят для ваших планов сварки.

Отличия и преимущества сварочных аппаратов

Когда дело касается сварочного аппарата, обратите внимание на несколько переменных. Независимо от вашего предпочтительного или необходимого процесса сварки, аппараты могут различаться по качеству. .Вот некоторые важные критерии, на которые стоит обратить внимание:

• Доступные амперы — Более высокое число ампер означает более высокую температуру, а меньшее число ампер — более низкую температуру. Эта информация об усилителе помогает с:
  • Базовый материал и применение
• AC / DC Current- Некоторые машины предлагают оба направления тока. Переменный ток полезен, когда требуется более высокая температура. Постоянный ток — предпочтительный метод, потому что он имеет лучшую выходную мощность, чем переменный ток.
• Материалы, на которых он может быть использован — Это важно, потому что вам нужна машина, которая работает с материалами, которые вы обычно используете.Это включает в себя тип металла, который вы используете. Также примите во внимание, должны ли металлы быть чистыми, могут ли они быть ржавыми или окрашенными.
• Обычное использование — Машина может быть разработана для ремонта или строительства оборудования. Используется ли он для продвинутой работы или для домашнего использования?
• Бюджетный — В эту категорию можно отнести несколько факторов. Более тяжелые машины с гибкими опциями обычно дороже, чем более легкие с базовыми функциями.
• Удобство для пользователя — Сварщик должен знать свою отрасль.Различные машины предлагают базовые или продвинутые методы. Ищите ту, с которой вы можете расти или в которой вы можете расти.
• Принадлежности — Если машина имеет внешний газовый экран, вам потребуются баллоны с этим газом. Узнайте о стоимости наполнителя для металлов или необходимого защитного снаряжения.
• Качество — Различные сварочные процессы имеют различное качество сварных швов. Здесь вы должны расставить приоритеты в работе.
• Варианты расположения — Не все сварщики предлагают все положения сварки.Положения сварки включают:
• Рабочий цикл — Количество минут из 10 минут, которые сварщик может выполнять непрерывно без отключения или перегрева. Такая информация может повлиять на производительность вашей работы. Один совет: если вы увеличите свои усилители, то можно снизить нормальный рабочий цикл.

Дополнительная литература: 9 различных типов сварочных процессов и их преимущества

10 Типы сварочных аппаратов и их применение

Некоторые из этих машин хорошо работают в магазинах или дома.Вот 10 основных сварочных процессов и аппаратов, которые мы нашли доступными:

№	Тип сварочного аппарата
1	Дуговая сварка в экранированном металле
2	Дуговая сварка в газе и металле
3	Дуговая сварка с флюсом 9044 9044 9044	9044 Газо-вольфрамовая дуговая сварка
5	Энергетическая лучевая сварка
6	Дуговая сварка с переносом плазмы
7	Атомно-водородная сварка	9044 9044 9044 9044 9044 Дуговая сварка под флюсом 9	Газовая сварка кислородно-ацетиленовая
10	Многоцелевой

Включены уже знакомые и некоторые не очень известные методы.Мы хотели охватить их все для сравнения.

1. Аппарат для дуговой сварки экранированных металлов (SMAW) или сварочный аппарат

Эти машины могут быть как с переменным, так и с постоянным током. Сварщик использует покрытые флюсом электродные стержни (стержни) различных размеров.

Поскольку в машине не используется дополнительная газовая защита, нет баллона, который можно было бы носить с собой. Стержни покрыты флюсом, который обеспечивает защиту от загрязнений. Сварка может производиться на улице или в помещении.

Аппарат для ручной сварки можно использовать для окрашенных или ржавых поверхностей .Это может помочь сэкономить время. Качество сварки SMAW не всегда является лучшим и может привести к большему количеству отходов, поскольку около 20% прутка остается неиспользованным.

По сравнению с другими аппаратами сварочные аппараты SMAW считаются экономичными и доступными. Стоимость может варьироваться в зависимости от того, какие функции включены в комплект поставки машины.

Хотя это гибкий вариант как для начинающих, так и для опытных сварщиков, большинство экспертов не советуют использовать сварку штучной сваркой тонких материалов.

• Рекомендуемые материалы:

Отрасли, в которых вы видите, что SMAW часто используется:

• Сварка трубопроводов
• Строительство
• Ремонт тяжелого оборудования
• Монтаж металлоконструкций
• Дом или ферма

Сварочный аппарат

2. Газовая дуговая сварка металла (GMAW) или аппарат MIG

Машина MIG известна своей простотой использования.Хотя у этого типа сварщика есть некоторые переменные, методы часто подбираются быстро.

Сварщику MIG требуется чистая поверхность для правильной сварки; плохо работает с ржавым или окрашенным материалом. Этот процесс позволяет сваривать материал толщиной до 26G .

В процессе используется внешний газовый экран, что означает, что вам понадобится бензобак, обычно аргон. Когда вы приобретете опыт и узнаете, как реагируют разные газы, вы сможете использовать другие газы для обработки различных металлов.

Рекомендуемые материалы MIG может использоваться с:

• Алюминий
• Сталь
• Углеродистая сталь
• Магний
• Медь
• Никель
• Кремниевая бронза

• Автомобильная промышленность
• Робототехника
• Строительство
• Судостроительные верфи
• Дом и ферма

Сварочный аппарат MIG

3.Машина для порошковой дуговой сварки (FCAW)

Сварочный аппарат FCAW может работать как в помещении, так и на открытом воздухе благодаря заполненному флюсом электроду. Нет необходимости во внешней газовой защите. Электрод непрерывно питается, поэтому нет необходимости останавливаться и перезапускаться.

Краткое примечание: вы можете использовать дополнительный внешний газовый экран с FCAW, известный как двойной экран. Это хорошо для более толстых сварных швов в неправильном положении.

В этих машинах меньше дыма и меньше отходов электродов.Известно, что во время работы они выделяют некоторое количество дыма.

Подробнее о безопасности при сварке — Здесь вы можете найти статью с нашего веб-сайта о средствах индивидуальной защиты для сварщиков — СИЗ | Список и требования

Некоторые аппараты могут быть дорогими, но обеспечивают чистую и качественную сварку. FCAW лучше всего работает с более толстыми металлами, на самом деле не рекомендуется для любых материалов тоньше 20G.

FCAW похож на процесс MIG, за исключением того, что он считается более мощным и использует другой газовый экран.Некоторые сварочные аппараты FCAW могут сильно нагреваться, достигая почти 1000 ампер.

Обычно эти сварочные аппараты работают на постоянном токе, но иногда встречаются сварочные аппараты переменного тока.

Рекомендуемые материалы для FCAW:

• Углеродистые стали
• Сплав на основе никеля
• Чугун
• Некоторая нержавеющая сталь

Отрасли, в которых вы найдете FCAW:

Аппарат для дуговой сварки порошковым электродом

4.Аппарат для газовой вольфрамо-дуговой сварки (GTAW) или TIG

Этот вид сварки может быть сложным и требует многозадачности. Сварка TIG требует, чтобы вы одной рукой держали сварочную горелку, а другой подавали присадку. Для управления током (температурой) сварщик использует ножной лепесток или пульт дистанционного управления, чтобы увеличить или уменьшить то, что необходимо во время текущей сварки.

Поначалу

TIG может показаться устрашающим, но он предлагает точные сварные швы, которые хорошо подходят для различных материалов.Вы можете использовать TIG с широким диапазоном толщины металла.

Этот сварочный аппарат имеет внешний газовый экран, который защищает ванну расплава от загрязнений. Этот газ обычно представляет собой аргон или смесь аргона и гелия. Одним из ключевых отличий от TIG является неплавящийся вольфрамовый электрод.

GTAW требует чистой поверхности без грязи и ржавчины. Пользователь всегда может очистить поверхность, удалив краску или тщательно очистив ее.

Некоторые из этих машин могут быть дорогостоящими, но это зависит от того, что вам нужно и какой мощности они имеют.Известно, что обучение использованию этого процесса сварки помогает людям получить сертификат сварщика.

Рекомендуемые материалы для сварки TIG:

• Латунь
• Медь
• Сталь
• Нержавеющая сталь
• Алюминий
• Титан
• Магний

Industries Вы найдете

Industries

• Трубопроводные системы
• Аэрокосмическая промышленность
• Мотоциклы
• Производство гоночных автомобилей
• Изготовление ювелирных изделий
• Искусство
• Дом и ферма

Сварочная машина TIG

5.Аппарат для энергетической лучевой сварки (EWB)

Преимущество EWB в том, что он может сваривать толстые металлы в тонкие. Он также соединяет металлы разных марок.

EWB может нацеливаться на определенные точки на металлах. На сварных участках практически отсутствует тепловая деформация.

Поскольку этот тип сварки необходимо выполнять в вакууме, поскольку электронный луч может поглощаться воздухом, этот тип аппарата не предназначен для домашнего использования.

Отрасли, в которых вы найдете EWB:

• Aerospace
• Automotive
• Defense
• Medical
• Oil and Gas
• Power Generation

Energy Beam Welding Machine

6.Аппарат для плазменной дуговой сварки (PTAW)

Это более крупные промышленные машины. Сварщики дороже уже рассмотренных нами знакомых

Процесс PTAW аналогичен процессу GTAW, но вольфрамовый электрод окружен анодом. Этот анод сужает дугу, направляя ее с лазерной точностью.

Этот анод также действует как экран для электрода, защищая его от порошкообразного наполнителя, который используется для этого процесса.Наполнитель можно менять в зависимости от сварного шва.

Эти сварочные аппараты используются в авиастроении.

7. Аппарат для сварки атомарным водородом (AHW)

Другой тип сварочного аппарата — это сварочный аппарат с атомарным водородом или AHW. Кто-то должен иметь опыт работы со сварочным аппаратом такого типа. AHW — это процесс сварки, при котором между двумя вольфрамовыми электродами образуется электрическая дуга с водородом в качестве газовой защиты. Наполнитель необходимо вводить отдельно.

Этот процесс не используется так часто, как GMAW, и постепенно заменяется из-за стоимости. AHW можно использовать для тонких и толстых материалов и подходит для ситуаций, когда требуется быстрая сварка.

Материалы, с которыми совместим AHW, включают:

• Нержавеющая сталь
• Некоторые специальные сплавы
• Черные и цветные металлы

8. Аппарат для дуговой сварки под флюсом

Обычно это механизированная операция, при которой дуга образуется между непрерывно подаваемым электродом и рабочим основанием. Нет не газовой защиты, а порошкового флюса . Дуга погружается в поток, где ее больше не видно.

Этот процесс позволяет получить высококачественный сварной шов. Флюс можно использовать повторно, что снижает количество отходов.

Поскольку это автоматизированная или полуавтоматическая система, вам не обязательно иметь большой опыт использования этой машины. Это не переносная машина.

Материалы, подходящие для SAW:

• Сталь
• Нержавеющая сталь
• Сталь и никелевые сплавы

Где можно найти методы SAW:

• Производство трубопроводов
• Производство сосудов под давлением

Аппарат для дуговой сварки под флюсом

9.Газовая сварка кислородно-ацетиленовая

Это метод сварки, при котором топливный газ используется в сочетании с кислородом в качестве теплоносителя. Основным элементом этого сварного шва является пламя, возникающее на конце горелки. Это пламя плавит основание и, возможно, наполнитель, образуя сплошной сварной шов.

Этот метод лучше подходит для более тонких материалов, чем для более толстых. С помощью этого процесса сварщик может эффективно контролировать их температуру и шов.

Газовая сварка кислородно-ацетиленовая

Это то, что может изучить каждый, потому что это относительно невысокая стоимость и портативность.Эта установка состоит из нескольких компонентов:

• Баллоны для каждого газа
• Регуляторы давления
• Шланг
• Рукоятка горелки
• Режущие наконечники
• Наконечники нагрева

• 0 Рекомендуются только металлические наконечники для сварки

  9137

для использования с железом или железом.

Возможно, вы не так часто встречаете этот метод в промышленности, но вы можете найти его в:

• Полевые и цеховые работы
• Ремонт автомобилей
• Заливка
• Изготовление
• Арт.

10.Сварочные аппараты универсальные

Мы хотели включить этот раздел, чтобы вы знали, что некоторые машины многоцелевые. Это означает, что некоторые машины могут предлагать различные сварочные процессы.

Если вы не хотите быть ограниченными в выборе сварки или использовании материалов, ищите сварочный аппарат, который может обрабатывать более одного процесса.

Есть машины MIG, которые могут использовать FCAW. Возможно, вам потребуется приобрести дополнительные аксессуары или изменить настройки сварочного аппарата.

Мы также нашли аппараты для сварки TIG, которые могут работать как сварочные аппараты.Это просто вопрос настройки параметров.

Кредит изображения: Millerwelds

Прочие сварочные инструменты, которые вам понадобятся

Когда дело доходит до сварки, вам понадобятся дополнительные инструменты, которые помогут завершить ваши проекты. Сварщик должен подумать о дополнительных инструментах или необходимом оборудовании:

• Дополнительный наполнитель (стержни, проволока)
• Угловая шлифовальная машина
• Проволочные щетки
• Шлаковый молот
• C-образные зажимы
• Сварочные магниты
• 35
• Очистители наконечников
• Кремневые бойки
• Игольчатые плоскогубцы
• Кусачки для линейных рабочих
• Холодные долота
• Плоские отвертки и отвертки с плоской головкой
• Уровни и квадраты
• Толщина листового металла

Это не исчерпывающий список; вы можете обнаружить, что вам понадобятся другие инструменты, которые лучше соответствуют вашим потребностям.По мере того, как вы набираетесь опыта в сварке, вы будете собирать инструменты и предметы по пути.

Защитное снаряжение, необходимое для сварки

• Кожаные перчатки или перчатки для механиков — На рынке представлены сварочные перчатки, которые могут удовлетворить ваши потребности. Нужна тяжелая перчатка, предотвращающая ожоги от возможных искр.
• Goggles tr Защитные очки — Вам необходимо носить их каждый раз, когда вы выполняете резку или молоток. Что-то может легко вернуться в глаза.
• Шлем с автоматическим затемнением — Требуется тонированная маска для лица. Этот автоматический дает вам возможность держать его все время, не позволяя вам потерять свое место.
• Прочные ботинки- Вам просто нужно кое-что, чем не дадут пробиться случайным искрам.
• Кожаная куртка или фартук- Во время сварки искры и брызги могут отслоиться от материала. Вы хотите сделать все возможное, чтобы защитить свою одежду и кожу.
• Беруши- Это можно считать дополнительным, если в вашем районе нет шума.Вам нужна пара, которая блокирует шум, но не отвлекает вас от окружения.

Дополнительная литература: Средства индивидуальной защиты для сварщиков — СИЗ | Список и требования

Сварочные аппараты б / у

Бывшие в употреблении сварочные аппараты, как правило, имеют меньшую цену, чем новые модели. Этот путь может сработать для вас, если цена является проблемой или вы не уверены, какую технику хотите попробовать. Вместо бывшего в употреблении, посмотрите в отремонтированный.

На что обращать внимание при покупке бывшего в употреблении сварочного аппарата:

• Какой вид сварки вам нужен? — Вам необходимо знать, нужен ли вам сварочный аппарат типа MIG или другой процесс.Для получения дополнительных возможностей обратитесь к универсальным сварочным аппаратам.
• Какое напряжение требуется? — Это может зависеть от того, где вы планируете установить. Если максимум, который может предложить ваше местоположение, составляет 220 В, вам понадобится совместимая машина.
• Каков текущий рабочий цикл? — Вы должны знать, насколько это изменилось. Низкий рабочий цикл может повлиять на производительность.
• Для чего он изначально использовался? — Машина, используемая для ремонта в магазине, вероятно, будет иметь иной износ, чем машина, используемая в доме.Это может показать вам, сколько жизни осталось.
• Внешний вид — Ищите поврежденные выступы, царапины и вмятины. Если будет слишком много повреждений, это может быть связано с внутренними проблемами.
• Проверить шнур на наличие повреждений — Шнур может быть поврежден из-за неправильного хранения и частого использования. Заменить шнуры можно, но вы должны решить, стоит ли это затраченных усилий.

Отремонтированный сварочный аппарат остается подержанным, но продавец заменил некоторые детали и, вероятно, покрасил или улучшил поверхность.Хорошая идея — задать вопросы о том, какие детали были заменены и почему.

Надеюсь, вы действительно сможете протестировать машину или попросить владельца показать вам, что она работает.

Рекомендуемая литература

9 различных типов сварочных процессов и их преимущества

Что делать, если у сварщика не зажигается искра? 4 простых шага

5 основных преимуществ дуговой сварки перед газовой сваркой

Важность сварочных аппаратов

Сварка — это процесс соединения двух материалов, таких как сталь, алюминий, латунь, нержавеющая сталь, пластик или полимер, и их сплавления. Сварщик — оборудование, используемое для сварки. Расплавленный металл или пластик, называемый наполнителем , используется для удержания обрабатываемых деталей вместе. Для сварки материалов могут использоваться различные источники энергии, такие как газовое пламя, электрическая дуга, лазер, электронный луч, трение или ультразвук. Существуют различные процессы сварки, такие как дуговая сварка , сварка MIG и сварка TIG.

SMAW или дуговая сварка металлического экрана также известна как MMA или ручная дуговая сварка металла или электродная сварка.Используется для сварки стали ; , нержавеющая сталь и чугун. При этом типе сварки для прокладки сварного шва используется плавящийся электрод, покрытый флюсом. Электрический ток обеспечивается источником сварочного тока. Это помогает создать электрическую дугу между электродом и соединяемыми металлами. Покрытие флюса разрушается, и в результате образуется защитный газ, который образует слой шлака. Зона сварки защищена от любых загрязнений шлаком и защитным газом. Оборудование, необходимое для этого вида сварки: источник постоянного тока, электрод, электрододержатель и рабочий зажим.

Сварка МИГ означает Сварка металла в инертном газе . Это также называется газовой дуговой сваркой металла или GMAW. Это используется для соединения алюминия с другими цветными металлами. Он используется для соединения многих типов сплавов и металлов. При этом типе сварки очень мало брызг. Этот метод работает быстрее, чем другие традиционные методы, такие как метод сварки штучной сваркой . Подача непрерывного плавящегося проволочного электрода и защитного газа осуществляется сварочной горелкой. Для сварки стали или алюминия марки требуется постоянный источник питания. Этот тип сварки в основном используется в производстве листового металла и, следовательно, широко используется в автомобильной промышленности. Необходимое оборудование: сварочная горелка , устройство подачи проволоки, источник защитного газа и электродная проволока.

Сварка TIG означает Сварка вольфрамом в среде инертного газа. С помощью этого процесса можно соединять химически активные металлы, такие как магний и алюминий. Сварка производится вручную. С помощью этого метода можно сваривать различные типы соединений, такие как соединение внахлест , стыковое соединение, , угловое соединение и тройник .При использовании сварки TIG предотвращается окисление. Требуется нерасходуемый вольфрамовый электрод и индивидуальный присадочный материал. Между заостренным вольфрамовым электродом и свариваемым участком образуется дуга. Поскольку используется газовая защита, сварка получается очень чистой и аккуратной. Для защиты используется инертный газ. Этот вид сварки позволяет хорошо соединять тонкие металлы. Он используется для сварки алюминия , магниевых сплавов, стали, нержавеющей стали, меди, латуни и титана.

FCAW или порошковая газовая сварка без газа требует сварочных аппаратов с подачей проволоки . В этом процессе металл нагревается, плавится и затем соединяется. Соединение осуществляется непрерывно подаваемой расходной трубчатой ​​электродной проволокой. Для этого метода требуется постоянная подача электроэнергии. В этом режиме можно выполнять сварку на высокой скорости, и он также является портативным. Так что лучше всего его использовать в строительной отрасли. Обычно он используется для обработки стали, нержавеющей стали и ржавых металлов.

Дуговая сварка требует недорогого оборудования и электрического тока.Сварка сопротивлением требует дорогостоящего оборудования и требует использования дополнительных листов металла для покрытия свариваемого материала. Современная техника лазерная сварка или энергетическая сварка . Это очень дорого, но также быстро и точно. В наши дни сварка становится автоматизированной. Сварочные роботы используются в автомобильной промышленности.

Для сварки двух типов материалов необходимо использовать правильный тип сварочного аппарата, иначе результат будет не таким, как требуется.Вы должны знать, с какой целью он будет использоваться. Затем вам следует выбрать тип сварочного аппарата , необходимый источник питания , переносной ли он, какие другие инструменты и аксессуары могут потребоваться для сварочного аппарата. Могут потребоваться следующие аксессуары: горелка, сварочный шлем, сварочная перчатка, защитные очки и сварочная завеса.

Таким образом, сварочные аппараты , безусловно, важны, и их нужно покупать и использовать с большой осторожностью.

Различные виды сварки и для чего они применяются

Помните фильм 80-х «Flashdance»? Главная женщина, Дженнифер Билс, днем ​​работала сварщиком на сталелитейном заводе в Питтсбурге, и для многих людей это было их первое представление о том, чем сварщик зарабатывает себе на жизнь.

Дженнифер, безусловно, сделала сварку гламурной, хотя фильм, не говоря уже о навыках Джен как сварщика, был раскритикован критиками.

Джен, как сообщается, впоследствии сказала, что она изучала сварку в течение двух месяцев до начала съемок, но, поскольку режиссер хотел, чтобы на камеру было больше искр, она была вынуждена сделать ужасную работу. Возможно, мы можем позволить ей сорваться с крючка.

Несмотря на то, что изображают в фильмах, сварка — это, конечно, серьезная работа. Он используется для соединения кусков металла вместе и является очень умелым делом. Итак, какие бывают типы сварки и для чего они используются в промышленности?

Сварка МИГ

Сварка

MIG — один из самых простых видов сварки для начинающих.Сварка MIG — это на самом деле два разных типа сварки. В первом используется неизолированный провод, а во втором — флюсовый сердечник.

Сварку MIG неизолированной проволокой можно использовать для соединения тонких металлических деталей. Сварку MIG с сердечником из флюса можно использовать на открытом воздухе, поскольку она не требует расходомера или подачи газа. Сварка MIG обычно выбирают энтузиасты-любители и сварщики-любители, у которых нет денег на дорогостоящее оборудование.

Сварка палкой

Ручная сварка, также известная как дуговая сварка, выполняется по старинке.Сварку штучной сваркой немного сложнее освоить, чем сварку MIG, но вы можете купить оборудование для сварки штангой за очень небольшую плату, если хотите попробовать себя дома. Для сварки штангой используется сварочный стержень с электродом.

Сварка TIG

Сварка

TIG чрезвычайно универсальна, но также является одним из наиболее сложных методов сварки, и сварщики Lincoln Electric TIG являются квалифицированными специалистами.

Для сварки TIG требуются две руки. Одна рука подает стержень, а другая держит горелку TIG.Эта горелка создает тепло и дугу, которые используются для сварки большинства обычных металлов, включая алюминий, сталь, никелевые сплавы, медные сплавы, кобальт и титан.

Плазменно-дуговая сварка

Плазменная дуговая сварка — это прецизионный метод, который обычно используется в аэрокосмической отрасли, где толщина металла составляет 0,015 дюйма. Одним из примеров такого применения может быть лопасть двигателя или воздушное уплотнение. Плазменная дуговая сварка очень похожа по технике на сварку TIG, но электрод утоплен, а ионизирующие газы внутри дуги используются для создания тепла.

Электронно-лучевая и лазерная сварка

Электронно-лучевая и лазерная сварка — это чрезвычайно точные методы сварки с использованием высоких энергий.

Газовая сварка

Газовая сварка уже редко используется, и ее в значительной степени вытеснили сваркой TIG. Комплекты для газовой сварки требуют кислорода и ацетилена и очень портативны. Их до сих пор иногда используют для сварки деталей выхлопных газов автомобилей.

В настоящее время в США и во всем мире наблюдается огромная нехватка квалифицированных сварщиков, поэтому для молодых людей, которые все же решают начать карьеру техника-сварщика, перспективы трудоустройства хорошие.

MIG, TIG или Arc? Как определить, какой вид сварки использовать для работы

Сварка — это процесс, который уже много лет играет важную роль в технологии. От сварки металла для создания высоких небоскребов до сварки мельчайших деталей на печатной плате — этот процесс сделал возможным бесчисленное множество технологических достижений.

Однако сегодня используется много различных типов сварочных процессов для различных целей и задач.Три из наиболее распространенных — это дуговая сварка, сварка MIG (металл, инертный газ) или GMAW (газовая, металлическая дуговая сварка) и TIG (сварка вольфрамовым инертным газом). Вот что вам следует знать о каждом из них, чтобы узнать, какой процесс лучше всего подходит для конкретной работы, над которой вы работаете.

Дуговая сварка

Дуговая сварка — самый старый из этих трех сварочных процессов. Кроме того, это также может быть один из самых экономичных методов. В этом процессе для выполнения работы используются минимальные материалы и энергия, что упрощает и ускоряет ее выполнение.Однако для создания прочных и стабильных сварных швов требуется много практики. Несмотря на то, что материалов не так много, а инструменты относительно просты, важно отметить, что это практика, требующая упорного труда для освоения. Этот тип сварки лучше подходит для более толстых материалов.

Сварка МИГ

При сварке

MIG, также известной как сварка GMAW, в качестве электрода используется тонкая проволока. Затем тонкая проволока проходит через сварочный инструмент, нагреваясь по мере продвижения к месту сварки.Существует два основных процесса для выполнения этого типа сварки: газовая (MIG) и безгазовая (флюсовая сердцевина). Безгазовый MIG экономит деньги с точки зрения оборудования, но также увеличивает расходы с точки зрения поставок. Проволока, необходимая для этого вида сварки, более дорогая. С другой стороны, газовая MIG более сложна, но проволока стоит дешевле и обеспечивает более чистые линии.

Сварка TIG

Сварка

TIG, несомненно, является наиболее универсальным из всех этих сварочных процессов. Однако он также занимает больше всего времени на освоение и является наименее продуктивным из всех трех.При этом он также обеспечивает высочайшее качество сварных швов. Сварка TIG рекомендуется для крупных проектов или тех, в которых требуется больший контроль над сваркой.

Первые услуги станков датируются 1200 годом до нашей эры, а сами инструменты изготавливались вручную. Хотя современные станки не могут быть изготовлены вручную таким же образом, сварка позволяет мастерству войти в мир современного оборудования.

сварка | Типы и определение

Сварка , техника, используемая для соединения металлических деталей, обычно путем нагрева.Этот метод был открыт во время попыток придать железу полезные формы. Сварные клинки были разработаны в 1-м тысячелетии нашей эры, самые известные из которых были произведены арабскими оружейниками в Дамаске, Сирия. В то время был известен процесс науглероживания железа для производства твердой стали, но полученная сталь была очень хрупкой. Техника сварки, которая включала прослойку относительно мягкого и вязкого железа с высокоуглеродистым материалом с последующей ковкой с молотком, позволила получить прочное и жесткое лезвие.

В наше время усовершенствование технологий производства чугуна, особенно внедрение чугуна, ограничило сварку кузнецами и ювелирами. Другие методы соединения, такие как крепление болтами или заклепками, широко применялись для новых продуктов, от мостов и железнодорожных двигателей до кухонной утвари.

Современные процессы сварки плавлением являются результатом необходимости получения непрерывного соединения на больших стальных листах. Было показано, что клепка имеет недостатки, особенно для закрытых контейнеров, таких как бойлер.Газовая сварка, дуговая сварка и контактная сварка появились в конце XIX века. Первая реальная попытка широкомасштабного внедрения сварочных процессов была предпринята во время Первой мировой войны. К 1916 году кислородно-ацетиленовый процесс был хорошо развит, и применяемые тогда методы сварки используются до сих пор. С тех пор основные улучшения коснулись оборудования и безопасности. В этот период также была внедрена дуговая сварка с использованием плавящегося электрода, но первоначально использовавшаяся неизолированная проволока приводила к хрупким сварным швам.Решение было найдено, обернув оголенный провод асбестом и переплетенным алюминиевым проводом. Современный электрод, представленный в 1907 году, состоит из неизолированной проволоки со сложным покрытием из минералов и металлов. Дуговая сварка не применялась повсеместно до Второй мировой войны, когда острая потребность в быстрых средствах строительства для судоходства, электростанций, транспорта и сооружений стимулировала необходимые разработки.

Сварка сопротивлением, изобретенная в 1877 году Элиху Томсоном, была принята задолго до дуговой сварки для точечного и шовного соединения листов.Стыковая сварка для изготовления цепей и соединения стержней и стержней была разработана в 1920-х годах. В 1940-х годах был введен процесс вольфрам-инертный газ с использованием неплавящегося вольфрамового электрода для выполнения сварных швов плавлением. В 1948 году в новом процессе с защитой от газа использовался проволочный электрод, который расходился во время сварки. Совсем недавно были разработаны электронно-лучевая сварка, лазерная сварка и несколько твердофазных процессов, таких как диффузионная сварка, сварка трением и ультразвуковое соединение.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Основные принципы сварки

Сварной шов можно определить как слияние металлов, полученное нагреванием до подходящей температуры с приложением давления или без него, а также с использованием или без использования присадочного материала.

При сварке плавлением источник тепла выделяет достаточно тепла для создания и поддержания ванны расплавленного металла требуемого размера. Тепло может подаваться электричеством или газовым пламенем. Сварку сопротивлением можно рассматривать как сварку плавлением, поскольку образуется расплавленный металл.

Твердофазные процессы позволяют получать сварные швы без плавления основного материала и без добавления присадочного металла. Всегда используется давление и обычно подается немного тепла. Теплота трения возникает при ультразвуковом и трении соединения, а нагрев печи обычно используется при диффузионном соединении.

Электрическая дуга, используемая при сварке, представляет собой сильноточный низковольтный разряд, обычно в диапазоне 10–2000 ампер при 10–50 вольт. Столб дуги сложен, но, в общем, состоит из катода, который испускает электроны, газовой плазмы для проводимости тока и области анода, которая становится сравнительно более горячей, чем катод, из-за бомбардировки электронами.Обычно используется дуга постоянного тока (DC), но могут использоваться дуги переменного тока (AC).

Общее количество энергии, потребляемой во всех сварочных процессах, превышает то, что требуется для создания соединения, поскольку не все выделяемое тепло может быть эффективно использовано. Эффективность варьируется от 60 до 90 процентов, в зависимости от процесса; некоторые специальные процессы сильно отклоняются от этой цифры. Тепло теряется из-за теплопроводности через основной металл и излучения в окружающую среду.

Большинство металлов при нагревании вступают в реакцию с атмосферой или другими близлежащими металлами.Эти реакции могут быть крайне пагубными для свойств сварного соединения. Например, большинство металлов при расплавлении быстро окисляются. Слой оксида может помешать правильному соединению металла. Покрытые оксидом капли расплавленного металла захватываются сварным швом и делают соединение хрупким. Некоторые ценные материалы, добавленные для определенных свойств, настолько быстро реагируют на воздействие воздуха, что осажденный металл не имеет того же состава, что и изначально. Эти проблемы привели к использованию флюсов и инертной атмосферы.

При сварке плавлением флюс играет защитную роль, облегчая контролируемую реакцию металла, а затем предотвращая окисление, образуя слой над расплавленным материалом. Флюсы могут быть активными и помогать в процессе или неактивными и просто защищать поверхности во время соединения.

Инертная атмосфера играет такую ​​же защитную роль, как и флюсы. При сварке металлической дугой в среде защитного газа и вольфрамовой дугой в среде защитного газа инертный газ — обычно аргон — течет из кольцевого пространства, окружающего горелку, непрерывным потоком, вытесняя воздух вокруг дуги.Газ не вступает в химическую реакцию с металлом, а просто защищает его от контакта с кислородом воздуха.

Металлургия соединения металлов важна для функциональных возможностей соединения. Дуговая сварка иллюстрирует все основные характеристики соединения. В результате прохождения сварочной дуги возникают три зоны: (1) металл шва или зона плавления, (2) зона термического влияния и (3) зона без воздействия. Металл сварного шва — это та часть соединения, которая была расплавлена ​​во время сварки.Зона термического влияния — это область, прилегающая к металлу сварного шва, которая не была сварена, но претерпела изменение микроструктуры или механических свойств из-за высокой температуры сварки. Неповрежденный материал — это тот материал, который не был достаточно нагрет, чтобы изменить его свойства.

Состав сварочного металла и условия, при которых он замерзает (затвердевает), значительно влияют на способность соединения соответствовать эксплуатационным требованиям. При дуговой сварке металл сварного шва состоит из присадочного материала и основного металла, который расплавился.После прохождения дуги происходит быстрое охлаждение металла шва. Однопроходный сварной шов имеет литейную структуру со столбчатыми зернами, проходящими от края ванны расплава до центра сварного шва. При многопроходной сварке эта литая структура может быть изменена в зависимости от конкретного свариваемого металла.

Основной металл, прилегающий к сварному шву, или зона термического влияния, подвергается диапазону температурных циклов, и его изменение в структуре напрямую связано с максимальной температурой в любой заданной точке, временем воздействия и охлаждением. тарифы.Типы основного металла слишком многочисленны, чтобы обсуждать здесь, но их можно сгруппировать в три класса: (1) материалы, не подверженные влиянию тепла сварки, (2) материалы, упрочненные в результате структурных изменений, (3) материалы, упрочненные процессами осаждения.

Сварка вызывает напряжения в материалах. Эти силы вызваны сжатием металла шва и расширением, а затем сжатием зоны термического влияния.