Сварочные аппараты. Их виды. Особенности электрических и газовых устройств



Технология соединения металлов с помощью сварки была изобретена более ста лет назад. Метод, основанный на заполнении швов расплавленными металлами, начиная с дуговой электросварки совершенствовался.

Современные сварочные технологии позволяют надежно соединять разные металлыи сплавы. Технологии сварки используют как электрический ток, так и смеси газов, комбинирование разных источников энергии и новейшие достижения технической мысли.

К сварочным аппаратам, работающим от электросети относятся:

  • трансформаторы;

  • выпрямители;

  • полуавтоматы;

  • инверторы.

Рассмотрим каждый вид оборудования более подробно.

Трансформаторы

Трансформаторные

Именно с них началась история сварочного соединения металлов. Для получения тока сварки в аппаратах этого типа используются трансформаторы, понижающие напряжение питающей сети до необходимых параметров с возможностью регулирования рабочего тока.

Для этого в большинстве моделей используется способ, основанный на изменении расстояния между обмотками. Классические сварочные трансформаторники рассчитаны на работу со сталью. Чтобы сваривать цветные металлы или сплавы конструкция дополняется элементами, занимающими немалое место в корпусе аппарата.

КПД у сварочных трансформаторов очень высок и достигает девяноста процентов. Однако часть этой энергии просто нагревает сам аппарат. Учитывая большую массу корпуса и внутреннего оборудования, для эффективного охлаждения требуется довольно мощная система принудительной вентиляции.

В последнее время этот вид сварочных аппаратов применяется все меньше, но, благодаря стоимости и надежности, пользуется некоторым спросом. Основными сферами их применения являются производства, технологические процессы которых требуют выполнения сварки стальных конструкция в больших объемах.

Выпрямители

Выпрямители

Основным отличием сварочных выпрямителей от обычных трансформаторных аппаратов является то, что рабочим током в них служит не переменный, а постоянный. Можно сказать, что это тот же аппарат с понижающим трансформатором, в конструкцию которого добавлены:

  • выпрямительный мост из диодов;

  • регулирующее ток устройство;

  • схемы пуска и защиты.

Основным преимуществом сварочных выпрямителей является стабильность тока сварки и более устойчивое горение сварочной дуги.

Трансформаторы и выпрямители имеют одинаковые недостатки, вытекающие из похожести конструкций. Во-первых – большой вес, основу которого составляет понижающий трансформатор. Во-вторых – сильные скачки напряжения в питающей сети при выполнении операции сварки.

Инверторы

Инверторы

Благодаря современным знаниям в области электротехники инженерам и конструкторам удалось создать новые модели сварочных аппаратов, удачно заменивших громоздкие трансформаторы и выпрямители. Эти устройства были названы инверторами.

Особенность этих приборов в том, что они работают на стабилизированным постоянном токе и обладают рядом неоспоримых достоинств:

  • устойчивостью к перепадам напряжения сети;

  • устойчивой электрической дугой;

  • минимальным разбрызгиванием расплавленного металла.

В этом их отличие от старых моделей, понижающие трансформаторы которых работают на переменном токе сети, имеют грубые регулировки и потому не могут «похвастать» подобными эксплуатационными свойствами. Классический инвертор состоит из нескольких функциональных узлов.

Наименование

Устройство

Предназначение

Блок питания

  • выпрямитель;

  • емкостный фильтр;

  • нелинейная зарядная цепь.

Обеспечение сварки электрическим током нужного напряжения.

Контактный конвертер

  • силовой трансформатор;

  • вторичный выпрямитель;

  • выходной дроссель.

Главный узел, обеспечивает работу устройства.

Блок управления

  • термозащита;

  • ШИМ-контролер.

Управляет вентиляторами, обеспечивает необходимую температуру в устройстве, координирует функции всех элементов.

Инверторные сварочные аппараты потребляют мало электроэнергии. Например, при работе электродом, диаметр которого равен 3 мм, потребляется столько же электричества, сколько от двух электрочайников. Поэтому подобные устройства могут работать и от автономных источников питания – генераторов, дизельных станций и т.д.

Аргонодуговой аппарат

Аргонодуговой аппарат

Цветные металлы и легированная сталь «не по зубам» обычной сварке. Это объясняется воздействием на поверхность стыков атмосферного кислорода. При нагревании на них образуется тонкий слой окиси, препятствующий надежному соединению, и металл начинает гореть.

Наиболее простым и действенным способом борьбы с негативным воздействием кислорода является его вытеснение из рабочей зоны каким-либо инертным газом. Широкое применение получил аргон, обладающей более высокой плотностью по сравнению с кислородом.

В аргонно-дуговых сварочных аппаратах поступление газа должно быть отрегулировано так, чтобы к моменту возникновения дуги в ее зоне не осталось атомов кислорода. Поэтому подача аргона начинается за 20-30 сек. до начала самой сварки.

Для работы в среде инертного газа могут быть использованы как плавящиеся электроды в виде проволоки из алюминия, так и неплавящиеся, выполненные из вольфрама.

В первом случае шов между соединяемыми деталями заполняется расплавленным металлом самого электрода, во втором материал заготовок в месте соединения нагревается до температуры плавления и заполняет место соединения.

Аппарат для точечной сварки

Точечная сварка

Точечная или контактная сварка применяется для соединения деталей из листового металла небольшой толщины или имеющих малую площадь соприкосновения.

В производстве этот метод широко применяется при необходимости выполнения многочисленных, однотипных соединений. Например, в автомобильной промышленности для соединения деталей кузовов, на заводах металлоконструкций, производящих различные виды сеток для ограждений.

Как работает

В аппаратах контактной сварки для создания дуги используется электрический ток большой силы. В отличие от электросварки с использованием плавящихся электродов при точечном способе используется металл самих деталей.

В простейшей модели аппарата точечной сварки трансформатор имеет особую конструкцию, понижающую напряжение сети в 220 V и, одновременно, повышающий силу тока в десятки раз. Соединяемые детали закрепляются между двумя электродами, к которым подводится преобразованный и накопленный в блоке конденсаторов ток.

Время воздействия тока на детали составляет не более 1,5 с. Благодаря такому импульсу и одновременному сжатию заготовок в точке соприкосновения деталей происходит кратковременное плавление металла. После остывания элементы надежно соединены.

Аппарат для газовой резки и сварки

Газовая сварка и резка

Кроме электрических устройств для сварки и резки металлов используются аппараты, в которых для получения высоких температур применяются смеси горючих газов с кислородом. В современных устройствах может использоваться ацетилен и пропан.

Первый газ вырабатывается в специальных установках в результате реакции воды с карбидом кальция. Выделяемый при этом газ подается по специальному шлангу к ручной горелке.

В отличие от ацетилена, который получают непосредственно на месте в специальных генераторах, пропан находится в баллонах под высоким давлением. Для его подачи так же используются шланги.

Дополнительно применяется сжиженный кислород, закачанный в баллоны. Он подводится к горелке по отдельному шлангу и играет роль окислителя.

Обедняя или обогащая рабочую смесь газов кислородом, сварщик добивается разной температуры пламени, размеров факела и рабочего участка. При правильно подобранном соотношении возможно перерезать толстый лист металла. При этом ширина реза может быть не более нескольких миллиметров.

Обязательным атрибутом оборудования для газосварочного оборудования является редуктор, устанавливаемый на всех типах баллонов. Это устройство имеет вентили и манометры, позволяющие контролировать давление как в самом баллоне, так и в шлангах.

Плазменная сварка

Плазменная сварка

Температуры и мощности электрической дуги бывает недостаточно для некоторых металлов и условий работы. Для увеличения этих параметров применяются установки, называемые плазмотронами, в которых происходит сильное сжатие дугового факела

Для дополнительного увеличения мощности плазмы в ее зону вводится специальный газ с плазмообразующими свойствами. В результате установка для плазменной сварки создает дугу температурой 30 0000С, что в несколько раз выше показателей обычных сварочных аппаратов.

Плазменная дуга обеспечивает более глубокий прогрев металла при малом распространении тепла в объеме материала; позволяет сваривать детали большой толщины при относительно невысокой ширине шва.



Навигация по сайту