Металлические изделия можно соединить между собой болтами, заклепками, клеем, ковкой и т. п. Одним из самых надежных и долговечных способов крепления является электросварка.
Быстрота, экономичность и прочность - вот главные преимущества, которые позволили ему получить широкое распространение не только в промышленности, но и в быту.
Электрическая дуга занимает одно из ведущих мест среди различных видов сварки плавлением. Она возникает за счет дугового разряда между электродом и свариваемым металлом и поддерживается источником постоянного или переменного тока. Под действием приложенной энергии металл по кромкам свариваемых частей оплавляется и смешивается с жидким металлом другой кромки, образуя сварочную ванну, которая, остывая, кристаллизуется и формирует сварочный шов. В результате воздействия на металл элементарные частицы свариваемых деталей сближаются настолько, что между ними начинают действовать межатомные связи, обеспечивающие механическую прочность соединения. Все операции по зажиганию дуги, поддержанию ее длины и перемещению вдоль линии шва сварщик осуществляет вручную. Дуговая сварка выполняется как плавящимся, так и неплавящимся электродом при прямой или обратной полярности.
Поскольку сварочный аппарат необходим для бытовых нужд, рекомендуется ограничить выбор компактными переносными моделями, которыми можно пользоваться в квартире, гараже или на, из тех, что предлагает рынок.
Для сварки металлов при помощи электрического тока создан целый ряд приборов:
Однако все они могут быть объединены в три основные группы.
Это сложные электромеханические устройства, которые представляют собой объединенные на общей базе двигатель внутреннего сгорания с необходимыми системами обеспечения его работы и мощный генератор со своими электронными системами и приборами контроля. Суть его работы проста. Механическая энергия вращения коленчатого вала двигателя преобразуется генератором в постоянный электрический ток с показателями, поддерживающими устойчивое горение сварочной дуги. Такие сварочные генераторы называют сварочными агрегатами. Если функции двигателя выполняет однофазный или трехфазный электрический двигатель, такое устройство называют сварочным преобразователем. В результате последующей стабилизации, регулировки постоянного электрического тока и подачи его по проводам к металлическим деталям происходит их нагрев и соединение.
У сварочных агрегатов есть уникальная, присущая только им особенность. Благодаря тому что электричество вырабатывает сам генератор, этот аппарат можно использовать в тех местах, куда электричество еще не проведено. Самый главный его недостаток - чрезвычайная громоздкость, большой вес и трудности в обслуживании. Из-за этого спрос на сварочные генераторы, применяемые в быту, невысок, и используют их весьма ограниченно.
Это самые простые, дешевые и распространенные аппараты из всех предназначенных для ручной электродуговой сварки. Назначение сварочных трансформаторов - преобразование электрического тока, его регулирование и питание сварочной дуги. Упрощенная электрическая схема у них такова. На сердечнике-магнитопроводе, сделанном из специальной трансформаторной стали, размещены две обмотки - первичная и вторичная. В самых простых аппаратах обе они неподвижные. В более продвинутых одна обмотка закреплена статично, а вторая передвигается относительно первой по сердечнику. Именно этим перемещением и осуществляется регулировка силы тока.
Переменный ток, проходя через первичную обмотку трансформатора, намагничивает сердечник, создавая в нем переменный магнитный поток, который, пересекая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней переменный ток пониженного напряжения.
Считается, что аппараты, способные обеспечить ток свыше 300 А, - это профессиональные трансформаторы, до 300 А - полупрофессиональные.
В продаже имеются и сварочные полуавтоматы, выполненные на базе сварочных трансформаторов. Их особенностью является то, что сварка металлов осуществляется не электродами, а специальной проволокой, которая автоматически поступает по рукаву к точке сварки. По этому же рукаву одновременно с проволокой подается и углекислый газ. Таким образом, сам процесс сварки идет в газовой среде. Шов при полуавтоматической сварке получается ровным и более защищенным от коррозии, чем при остальных видах сварки. Кроме того, с помощью таких аппаратов можно ювелирно сваривать очень тонкий металл. Именно поэтому полуавтоматы, обеспечивающие сварку металла в углекислой среде и называемые в народе <кислушками>, получили применение при ремонте автомобилей.
Положительные особенности сварочных трансформаторов - простота конструкции, а следовательно, и ее надежность, легкость в обслуживании и низкая цена. Отрицательным по отношению к сварочным выпрямителям является значительный вес и большие габариты. Самый существенный недостаток сварочного трансформатора состоит в том, что сварка производится переменным током, а это негативно сказывается на качестве сварного шва. К тому же имеются трудности в удержании оптимальной дуги при работе. Наиболее наглядно это проявляется у новичков при отсутствии необходимых навыков и опыта.
Сварочные выпрямители представляют собой источник питания, состоящий из трансформатора с регулирующим устройством и блока полупроводниковых выпрямителей. Принцип его действия основан на питании дуги постоянным током, протекающим по цепи вторичной обмотки и выпрямленным блоком селеновых или кремниевых выпрямителей. Для получения нужной характеристики эти устройства часто оснащают дополнительным дросселем. Дуга в таких аппаратах очень стабильная, не прерывающаяся. Это позволяет производить качественную сварку, даже не имея каких-либо первоначальных навыков.
Еще одной примечательной особенностью обладают сварочные аппараты постоянного тока. При укомплектовании их дополнительным оборудованием они могут сваривать чугун и даже цветные металлы.
Очень перспективны сварочные аппараты повышенной частоты - инверторы. Высокочастотная составляющая позволяет существенно повысить КПД источника питания, снизить его габариты и вес. Кроме того, аппараты с повышенной частотой обеспечивают хорошие технологические свойства и широкий предел регулирования. Дуга у них очень устойчивая, а сварной шов ровный.
Ознакомившись с особенностями разных типов сварочных аппаратов, можно приступать к выбору необходимого агрегата.
Предлагается следующая методика выбора сварочного аппарата. Сначала следует ответить на поставленные вопросы, а после этого отдать предпочтение тому или иному образцу.
К какой сети будет подключен аппарат? Выбор начинается с уточнения электропитания на объекте: однофазное 220 В или трехфазное 380 В. Для домашнего использования больше подходит аппарат с однофазным питанием 220-240 В. Если в мастерской есть трехфазный ток, можно приобрести аппарат с унифицированным питанием 220/380 В или от трехфазной сети 380 В.
С каким металлом предстоит иметь дело ? Если это чугун или цветные металлы, понадобится электросварка постоянного тока, если работа связана с автомобилем или если к коррозионной стойкости швов предъявляются повышенные требования, стоит выбрать полуавтоматическую сварку. Если варить придется только черный металл, можно обойтись сварочным трансформатором.
Металл какой толщины нужно сварить? От заданной толщины металла напрямую зависит мощность сварочного аппарата (различная сила тока), а следовательно, и его цена. На этот вопрос однозначного ответа быть не может. Дело в том, что диаметр электрода, как и силу тока, выбирают, учитывая толщину свариваемого металла, но не только. Эти параметры зависят также и от положения, в котором выполняется сварка, и от вида соединения и формы кромок, от других условий сварки. Довольно точно это можно узнать из рабочих таблиц, которые есть в технической документации аппарата.
Опытные сварщики необходимую силу тока ( I ) определяют экспериментальным путем по устойчивости горения дуги. Если такого навыка нет, ее можно рассчитать по формулам. Для наиболее распространенных диаметров (D) электродов (3-6 мм): I = (20 + 6D) D; для электродов диаметром менее 3 мм: I = 30 D. Для сварки потолочных швов сила тока должна быть на 10-20 % меньше, чем при нижнем положении шва. Глубина провара при сварке переменным током на 15-20 % меньше, чем при сварке постоянным током.
Кроме того, на силу сварочного тока оказывает влияние и его полярность. Так, при сварке постоянным током с обратной полярностью, когда катод и анод меняются местами, глубина провара увеличивается до 40 %.
Какова ожидаемая продолжительность работ? Если предстоят продолжительные работы, стоит приобретать сварочный аппарат с запасом мощности, чтобы не эксплуатировать его долгое время на пиковых нагрузках, или с двойным охлаждением или другими особенностями, позволяющими выполнить поставленную задачу. Так, можно выбрать аппарат с оптимальными цифровыми параметрами, но у которого обмотки выполнены из меди. Он обойдется немного дороже, чем его аналог с алюминиевыми обмотками, но нагреваться при тех же нагрузках будет слабее.
Какой вес аппарата приемлем? Если планируется частое перемещение сварочного аппарата, работы на высоте, целесообразнее остановиться на небольших и легких.
