Требования к сварочный аппарат

13.07.2018 Выкл. Автор admin

Требования к организации сварочного поста

Сварочный пост представляет собой специфический «кабинет» сварщика, оснащенный всем необходимым оборудованием, аксессуарами и приспособлениями, необходимыми для бесперебойного выполнения работ по сварке. Организация сварочного поста и все работы, связанные с его обустройством, должны производиться согласно требований охраны труда и безопасности жизнедеятельности. При планировании подобных участков, осуществляющих выполнение технологических процессов, следует руководствоваться ГОСТ 12.3.003-86 (pdf) , который устанавливает требования к производственным помещениям и размещению оборудования, транспортировке материалов, а также требования к персоналу и применению СИЗ.

В данном случае речь пойдет об обустройстве рабочего места для выполнения операции сварки электродуговым методом (ручная, аргонодуговая, полуавтоматическая).

Стационарный пост

Представляет собой кабину с открытым верхом, приподнятую над уровнем пола. В таких постах сваривают детали малых и средних размеров, для крупных узлов и металлоконструкций он не пригоден. Кабина обычно выполняется из металлических листов на которые впоследствии наносятся цинкосодержащие краски или другие покрытия, стойкие к высокой температуре и инфракрасному излучению (например, белила на основе титана или желтая краска из хромо-свинцовой соли, другие современные вещества).

Пол должен быть бетонным (или стяжка). Покрытия ПВХ, деревянный пол по лагам и другие горючие материалы не допускаются. Вход/выход закрывают брезентовым полотном, либо предусматривают металлические двухстворчатые двери с рифленым стеклом.

Некоторые требования к сварочной кабине:

  • Достаточное освещение для комфортной работы, наличие источников света, освещающих пост в целом и стол, на котором проводятся все манипуляции, в частности.
  • Площадь поста не менее 3 м2, высота металлических стен 1,8 – 2м, они должны быть приподняты над уровнем пола на высоту 20-25 см; высота потолка помещения, в котором установлена кабина, соответственно, более 2 м для свободной циркуляции воздуха.
  • Стол для работы в сидячем положении должен быть высотой 50-60 см. Стол собирают из металла. Желательно, чтобы на крышку стола (в том числе в месте контакта клеммы массы) был уложен медный лист. Саму крышку делают из стали или чугуна толщиной до 2,5 см. Стол должен предусматривать наличие металлических выдвижных ящиков для хранения инструментов, приспособлений, электродов, чертежей и т.д.
  • Над столом обязательно наличие специальной вытяжки. Если вы создаете пост в гаражных условиях, можно встроить в одну из стен гаража вытяжной вентилятор, в таком случае нужно будет позаботиться о наличие приточки в зимнее время года. В промышленных условиях в последнее время часто устанавливают точечную вытяжку, гибкий «хобот» которой можно установить непосредственно в месте проведения сварки.

Обмен воздуха в помещении не менее 40 м 3 /час согласно нормативной документации. Напомним, что при недостаточном воздухообмене токсичные элементы, содержащиеся в сварочном дыме (аэрозоль), будут накапливаться в легких сварщиках, что со временем приведет к возникновению профессиональных заболеваний.

  • Под ногами должен находиться резиновый коврик.
  • Все оборудование обязательно заземляют (некоторые сварщики используют УЗО).
  • Рабочий стул сварщика должен для удобства работы вращаться вокруг своей оси. Материалы, из которых изготавливают стул, должны быть термостойкими и не проводить электрический ток. Сиденье и спинка могут быть изготовлены, например, из дерева.
  • Для удобной работы под рукой должен быть манипулятор (или вращатель) и ножная педаль, которая упрощает его управление. Манипулятор используют для сварки тел вращения.

Мобильные работы, как правило, связаны со сваркой на открытом воздухе крупногабаритных конструкций. Поэтому проведение специальных мероприятий и создание особых условий, необходимых для функционирования такого поста, не требуется. Защиту от осадков организуют навесами, от ветра рабочую зону защищают ширмами. Инструмент и оборудование перемещают в спец. тумбах. Для освещения используют локальные источники света. Все оборудование обязательно заземляется.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Выбираем сварочный инвертор: от технических характеристик до брендов

Легкие и удобные в работе, сварочные инверторы вытеснили с рынка трансформаторные сварочные аппараты. Ведущие производители сварочного оборудования выпускают десятки моделей с различными техническими характеристиками. Как правильно сделать выбор, какие параметры при этом нужно учесть и что предлагают поставщики? Об этом расскажем в нашем обзоре.

Сварочные инверторы появились еще в 70-х годах ХХ века. Основное отличие такого сварочного аппарата от трансформаторного — способ преобразования электрического тока, или инвертирование. В инверторе переменный ток от обычной потребительской сети поступает на выпрямитель и преобразуется в постоянный. После этого постоянный ток еще раз преобразуется в переменный высокой частоты от 20 до 50 кГц. Следующий этап — понижение переменного напряжения в инверторном блоке до 70–90 В с повышением силы тока до 100–200 А, необходимых для сварки. Высокочастотные трансформаторы имеют небольшие габариты, тогда как в обычных сварочных аппаратах вес трансформатора может быть очень значительным. Благодаря этому сварочные инверторы компактны, удобны в работе и пользуются все большей популярностью. Однако не все знают, по каким критериям выбрать надежный инвертор и не переплатить при этом.

Что учесть при выборе сварочного инвертора

Первый и главный фактор выбора инвертора — область его применения. Для чего приобретается сварочный аппарат? Будет ли это разовая сварка на даче или планируется ежедневная работа большого объема? Именно от ответа на эти вопросы зависит выбор класса сварочного агрегата:

  1. Бытовой класс. Предназначен для сварочных работ небольшого объема. Режим работы инвертора кратковременный, прибору требуются длительные перерывы после 5–10 минут работы. Сварочный ток всего 120–200 А.
  2. Профессиональный класс. Инверторы такого типа используются для сварки труб при ремонте коммуникаций, изготовлении каркасов и металлоконструкций. Режим работы без перерывов может быть продолжительным. Качество сварки высокое. Сварочный ток — 200–300 А.
  3. Промышленный класс. Сварка производится на промышленных объектах, режим работы непрерывный в течение суток, с небольшими перерывами. Сварочный ток — 250–500 А.

В обзоре мы будем рассматривать только аппараты бытового и профессионального класса, поскольку промышленные инверторы стоят весьма дорого и рассчитаны на использование крупными, например кораблестроительными, предприятиями.

Как выбрать бытовой сварочный инвертор

При выборе бытового инвертора обращаем внимание на четыре основных параметра:

  • Сварочный ток. Этот параметр производитель обычно указывает в паспорте или руководстве по эксплуатации. Сварочный ток — это показатель, при котором обеспечивается нормальная работа сварочного аппарата, без перегрузок и перегрева с учетом продолжительности нагрузки в повторно-кратковременном режиме. Рекомендуется выбирать аппарат с запасом по мощности тока 30–50% к показателю рабочего тока. Это нужно для того, чтобы не допустить перегрева и выхода инвертора из строя в случае постоянной работы при максимальных значениях. Обычно для бытовых моделей достаточно показателя 160–200 А.
  • Для стабильной стационарной сети в 220 В, какими являются городские сети, характерны небольшие перепады в напряжении — до 15% в обе стороны. Бытовые и профессиональные инверторы, как правило, не чувствительны к этим колебаниям и сохраняют способность эффективно работать. В случае необходимости подключения сварочного аппарата к автономному генератору или стационарной сети со скачками напряжения от -30% до +20% нужно выбрать сварочный инвертор с защитой от перепадов напряжения.
  • Следующий фактор, влияющий на выбор, — цена . Чтобы недорого купить хороший сварочный инвертор и при этом не ошибиться, следует помнить о том, что иногда в дешевых моделях паспортные характеристики могут не соответствовать фактическим. Проверить это перед покупкой довольно сложно, так как цифровой дисплей не всегда корректно отображает реальное значение.
  • При выборе бренда лучше отдать предпочтение продукции крупных производителей . О ней можно найти подробную информацию и отзывы потребителей.

Выбираем профессиональную модель

При выборе профессионального инвертора нужно учесть еще несколько факторов, поскольку нагрузка на аппарат предполагается значительно большая, чем на бытовой.

  • Толщина свариваемых материалов. От нее зависит мощность рабочего тока аппарата и толщина электродов (см. табл. 1).

Таблица 1. Зависимость технических характеристик от производимой нагрузки

Сварка. Отраслевая информация.

Предъявляются многочисленные и разнообразные требования к сварочному оборудованию, связанные с технологическими особенностями способов сварки, спецификой сварных конструкций различных классов и технико-экономическими особенностями сварочного производства. Наиболее общие требования к сварочному оборудованию: обеспечение высоких качества и производительности технологического процесса, надежности работы и эргономических показателей оборудования, а также рационального расходования материалов и электроэнергии, минимальных затрат на его изготовление.

В связи с тем, что большинство сварочных работ выполняется с применением дуговой сварки (наплавки), требования к сварочному оборудованию рассматриваются ниже преимущественно на их основе.

Обеспечение высокого качества сварных соединений (наплавки) требует :

  • точной сборки и фиксации свариваемых соединений в рабочей зоне с учетом особенностей заготовок (значительные допускаемые отклонения от номинальных размеров и форм, возможные заусеницы, задиры, окалина, прилипшие брызги металла) и сварочных деформаций;
  • надежной защиты сварочной ванны от воздействия атмосферы путем подачи в зону сварки защитного газа, флюса, использования самозащитных проволок, вакуумных камер и др.;
  • обеспечения заданного положения и ориентации источника нагрева относительно свариваемого соединения с компенсацией случайных отклонений линии соединения от расчетного положения;
  • поддержания заданных значений параметров процесса сварки или изменения их по заданному закону с учетом случайных отклонений параметров соединения, подготовленного под сварку, от номинальных значений;
  • применения прогрессивных сварочных технологий и материалов (форсированные режимы, использование многодуговой и многоэлектродной сварки, ленточных электродов и т. п.).

Высокая производительность сварочного процесса и операций по изготовлению сварных конструкций достигается :

  • применением прогрессивных сварочных процессов;
  • механизацией, автоматизацией и роботизацией сварочного производства (автоматизация и роботизация сварки, в свою очередь, являются факторами значительного улучшения качества и стабильности характеристик сварных соединений).

Высокая надежность оборудования для сварки достигается путем :

  • принятия мер по обеспечению стабильной работы оборудования в условиях, характеризующихся (в зависимости от способа сварки) высокой температурой вблизи зоны сварки и шва, мощным нестационарным магнитным полем, интенсивным световым излучением, разбрызгиванием расплавленного металла, интенсивным выделением пыли или аэрозолей;
  • повышения ресурса работы быстроизнашивающихся элементов; использования современных средств контроля состояния и диагностики и устранения неисправностей за счет быстросменных деталей, блоков и устройств;
  • использования составных частей с высокими показателями надежности, прежде всего, путем максимального применения ранее отработанных технических решений и серийных устройств, унификации и агрегатирования.

Высокая надежность оборудования для сварки, в свою очередь, является одним из важнейших факторов обеспечения требуемого качества сварных соединений и заданной производительности .

Обеспечение рационального расходования материалов на изготовление оборудования, электроэнергии, потребляемой при сварке, и сварочных материалов достигается :

  • рациональным построением типоразмерных рядов и выбором оптимальных компоновок сварочного оборудования;
  • повышением КПД источников энергии, уменьшением их размеров и массы, например, применением инверторных или транзисторных источников для дуговой сварки;
  • снижением разбрызгивания металла при сварке путем выбора оптимального ее способа, например, импульсно-дуговой в смеси газов;
  • выбором оптимального состава и расхода защитных газов, состава флюса и способов его подачи в зону сварки и уборки после сварки.

Обеспечение высоких эргономических показателей оборудования для сварки достигается путем :

  • улучшения санитарных условий работы (отсос аэрозолей и пыли, охлаждение горелок, защита персонала от светового излучения);
  • механизации и автоматизации сварочных и вспомогательных работ;
  • обеспечения безопасности труда; учета требований инженерной психологии при разработке средств управления и контроля над работой сварочного оборудования;
  • рациональной организацией компоновки и формы оборудования и организацией рабочих мест.

Высокие эргономические показатели оборудования служат важным фактором повышения качества сварных соединений, производительности и надежности сварочного оборудования.

Читайте так же:  Декларация по прибыли 2019 порядок заполнения

Обеспечение минимальной стоимости оборудования и затрат на его техническое обслуживание достигается путем :

  • минимизации расхода материалов на сварочное оборудование и трудоемкости его изготовления;
  • выбором или созданием оборудования с оптимальным набором функций для выполнения определенных задач (без избыточности); максимальным применением серийно выпускаемого оборудования;
  • унификацией и агрегатированием сварочного оборудования.

Следует иметь в виду, что подавляющее большинство вариантов наиболее распространенного способа дуговой сварки (наплавки) может быть выполнено с помощью несложного ручного или механизированного инструмента (каким, по существу, является сварочный полуавтомат), тогда как введение высокоавтоматизированных технологических комплексов сопряжено со значительными затратами. Поэтому для получения положительного экономического эффекта при автоматизации сварочного производства необходимо обеспечивать существенное повышение производительности труда при наиболее простых технических решениях.

Важно учитывать то, что каждый конкретный способ дуговой сварки и наплавки характеризуется специфическими особенностями и вытекающими из них требованиями. Так, применительно к оборудованию для сварки (наплавки) под флюсом, проводимой с большим объемом жидкого металла в ванне, возникает необходимость предотвращения протекания расплавленного металла из нижней части сварочной ванны, т. е. защиты свариваемого соединения от прожога. Кроме этого, наличие флюса в зоне возбуждения дуги и отвердевшей шлаковой пленки на конце сварочной проволоки в начале процесса требует принятия дополнительных мер по обеспечению надежного зажигания дуги. Особенностью сварки под флюсом является также невозможность прямого наблюдения за положением конца электрода и сварочной ванны, что усложняет направление электрода на линию соединения свариваемых элементов. При сварке и наплавке порошковой проволокой следует учитывать малую жесткость ее оболочки и необходимость в специальных подающих роликовых устройствах.

Современные сферы промышленности, в которых производится какая-либо обработка металла или монтаж металлических изделий, конструкций, труб и т.д. имеют потребность в наличии сварочного оборудования, отвечающего простым требованиям. Основными требованиями, которые предъявляются ко всем видам сварочного оборудования, являются простота использования, безопасность, надежность.

Разумеется, качество сварки также стоит во главе угла. Современные сварщики используют сложный инвентарь, состоящий из множества разнообразных приспособлений, а не только аппараты для сварки. Такие приспособления призваны решать дополнительные задачи. Для выполнения сварки электрическими дугами, к примеру, необходимо использовать инвертор, преобразующий электрический ток в переменный.

Газопламенная сварка невозможна без применения газосмесителя, газовой горелки, клапанов, других устройств. Газовую горелку можно по праву считать главным инструментом сварщика. Самая ответственная ее часть, от которой зависит сварочный процесс, – сопло. Сопла бывают различной формы – цилиндрической, сложной, цилиндрической с переходом в форму конуса. Материал, из которого изготавливают сопла, может быть медным и керамическим. Современная продажа сварочного оборудования подразумевает реализацию полного ассортимента сварочных аппаратов и дополнительных приспособлений.

Под постоянным или переменным током работают сварочные выпрямители, которые применяют для полуавтоматической и дуговой сварки изделий, а также сварки аргоном. Панель управления выпрямителей проста, имеет понятный интерфейс, а ее электронная начинка достаточно надежна.

Дисплей отображает показатель силы тока, напряжение, помогает регулировать силу дуги, горячий старт, зажигание дуги отрывом. Сварочный полуавтомат оснащен подачей проволоки для сварки. Такой сварочный агрегат удобно использовать для ремонта автомобилей при необходимости заваривания тонкого металла.

Современное оборудование для сварки устроено модулями, которые легко и быстро заменяются при выходе из строя. При возникновении поломки не требуется полный разбор агрегата, необходимо лишь поставить соответствующий модуль. Сварочное оборудование проходит сертификацию, независимо от фактического места нахождения производителя. Безопасность работы и качество оборудования поставлены на первое место.

Как правильно подключить сварочный аппарат

Решение бытовых проблем, которые встречаются при использовании сварочного аппарата дома и на даче. Практический опыт применения различных типов сварочных аппаратов.

Снега постепенно тают и быстро приближается дачный сезон, который у многих связан со строительством или с хлопотами по обустройству дачного участка. Одним из незаменимых устройств в хозяйстве дачника давно уже стал сварочный аппарат, тем более, что цены на бытовые сварочные аппараты упали до посильных для каждого 4-7 тысяч рублей.

Если вы купили сварочный аппарат впервые или взяли его у соседа, то закономерно встает вопрос – как его правильно включить? Включить правильно, это значит включить так, чтобы не испортить розетки и проводку при использовании аппарата по назначению, не сжечь сам аппарат и осуществить процесс сварки.

К сожалению, в паспорте на сварочный аппарат приводятся только общие рекомендации по циклам работа-отдых, т.е. говорится о необходимости делать перерывы в процессе сварки и ничего или почти не говориться о правильном подключении к сети 220 В.

Какие бывают сварочники?

Поговорим о нюансах подробно. Прежде всего, определите, какой у вас тип сварочного аппарата и какой тип электророзетки. Сварочные аппараты можно условно разделить на две большие группы: трансформаторные и инверторные. Инверторные сварочные аппараты гораздо легче и компактнее, имеют устройства плавного пуска, множество регулировок и защит. При токах на выходе до 140 А, они могут без проблем включаться в 16 амперную электророзетку.

Сварочный инвертор

Конечно, в инверторных сварочных аппаратах тоже есть трансформатор, но он работает на частотах 50-100 кГц, поэтому очень компактен. Вес современного инверторного сварочного аппарата всего 2.5-3 килограмма, а габариты примерно 300х190х130 мм. В качестве примера можно привести сварочный инвертор «Fubag IR160».

Он имеет диапазон сварочного тока ММА 5-160 А. Сварочный ток при нагрузке 25% 160 А. Напряжение холостого хода 65 В. Диаметр электрода 0,6-4,0 мм. Коэффициент мощности 0,92. Производительность 85%. Воздушное принудительное охлаждение.

Габариты (ДхШхВ) 340х120х240 мм. Вес 5 кг. Цена от 5118 руб. Обычно такие инверторы комплектуются удобными пластмассовыми кейсами.

Сварочный трансформатор

Трансформаторные сварочные аппараты, как правило, устройства менее современные, имеют меньше регулировок и защит. Так как трансформатор работает на частоте 50 Гц, он гораздо более громоздкий и тяжелый. В качестве примера можно привести сварочный аппарат «Telwin Bimax 4,195 Turbo».

Диапазон сварочного тока 30-160 А. Мощность 2,3-5,2 кВт. Диаметр сварочного электрода 0.6-1.2 мм. Габариты 600х340х430 мм, вес 28 кг, цена 11800 руб.! При включении его в сеть возникает бросок тока, который может сжечь электророзетку или отключить автомат защиты. Поэтому, такие аппараты лучше подключать к электрощитку, используя специальную розетку. Например, подойдет весьма распространенная розетка для трехфазной электроплиты РШВШ 40 (40А, 380В).

Проводка проводке рознь

Перед тем, как использовать сварочный аппарат, посмотрите, какие розетки и проводка установлены в вашем доме. Если дом достаточно старый, то там могут быть розетки рассчитанные на максимальный ток 10 А. Проводка к этим розеткам, как правило, рассчитана на тот же ток. Посмотрите, какие стоят пробки или автоматы, нет ли «жучков».

Сварка весьма ответственный процесс и подходить к нему надо серьезно, иначе вы рискуете оставить себя и соседей без света. Кстати, если к вашему дому идет воздушная электролиния, то сварочный аппарат может ее нагрузить так, что напряжение «упадет» ниже 150 В. Это приведет к тому, что вы не сможете нормально варить, а в сети возникнут колебания напряжения, опасные для электроприборов и электроламп.

Прямая и обратная полярность при работе со сварочным аппаратом на видео:

Как использовать удлинители?

Обычно сварочный аппарат имеет сетевой провод не более 1,8 – 2,5 метра. Поэтому при производстве сварочных работ используют удлинители. Бесконтрольно использовать удлинтели опасно. Здесь нужно все предварительно проверить и просчитать. Провод в удлинителе должен быть достаточного сечения. Если сечение провода 1.5 квадратных миллиметра, то максимальный ток, на который он рассчитан 16А, 2,5 квадратных миллиметра – 25А.

Выбирайте сечение провода с запасом и всегда развертывайте провод из удлинителя, т.к. в этом случае он лучше остывает и не образуется дополнительного индуктивного сопротивления катушки с проводом. Не забывайте использовать заземление, это в целях вашей безопасности.

Если вам необходимо удлинить провода на выходе сварочного аппарата, то лучше не делать промежуточных соединений. Нужно купить многожильный цельный кабель нужной длинны. Сечение кабеля на ток до 140А, должно быть не менее 35 квадратных миллиметров, т.е. диаметр сечения жилы по меди должно быть не менее 7 миллиметров.

Бензогенератор или сварочный генератор?

Как уже говорилось выше, из-за падения напряжения в электролинии сварка бывает просто невозможной. В этом случае многие пытаются использовать маломощный бензогенератор для питания сварочного аппарата. Это неверный подход, если генератор имеет мощность менее 5 кВт. Напряжение на выходе маломощного генератора сильно зависит от мощности нагрузки.

При сварке электродом 3 мм ток достигает 120А, при напряжении 40 В. Мощность на выходе составляет 120х40=4.8 кВт. Даже при КПД инвертора 0.8-0.9, мощность на входе должна быть 4.8/0.8=6 кВт. Кстати, инверторные сварочные аппараты весьма чувствительны к броскам напряжения на входе и могут при этом выходить из строя.

Поэтому, при «слабой» сети лучше использовать сварочный аппарат совмещенный с электрогенератором. Например, Champion DW 180 AE, сварочный ток до 180 А, вес 110 кг, цена от 42000 руб. Есть и другой вариант, это использовать стабилизатор переменного тока перед сварочником. Правда, если сеть очень «слабая», такое решение не поможет или нужно выбирать стабилизатор с большим диапазоном регулировок, но он сам стоит от 30000 руб.

Выводы

По возможности мы рассказали вам о проблемах, возникающих при использовании сварки в домашних условиях и в условиях дачного быта. По нашему мнению, вам лучше выбрать для сварки инверторный сварочный аппарат. Он окупится быстрее, а научиться работать им гораздо проще и приятнее. Надеюсь, теперь вы знаете, как правильно подключить сварочный аппарат. Если мы что-то упустили – пишите и делитесь своим опытом, а мы расскажем об этом другим. Желаем успехов!

Типы сварочных аппаратов и их выбор

Существуют следующие основные типы сварочных аппаратов:

  • полуавтоматы;
  • генераторы — сварочные аппараты с бензиновым или дизельным электрогенератором;
  • и прочие промышленные аппараты.

Немного о терминологии

AC (англ. alternating current) — переменный ток.
DC (англ. direct current) — постоянный ток.
MMA (англ. Manual Metal Arc) — ручная дуговая сварка штучными электродами. Известна у нас под названием РДС.
TIG (англ. Tungsten Inert Gas) — ручная сварка вольфрамовыми неплавящимися электродами в среде защитного газа (аргона).
MIG/MAG (англ. Metal Inert/Active Gas) — полуавтоматическая дуговая сварка плавящейся электродной проволокой в среде инертного (MIG) или активного (MAG) газа с автоматической подачей проволоки.
ПВ (ПР, ПН, ПВР) — продолжительность включения — время, которое аппарат способен работать при определенном токе (ток указывается вместе с ПВ) до автоматического отключения из-за перегрева. Значение ПВ указывается в процентах по отношению к стандартному циклу, принимаемому равным 10 или 5 минутам. Если ПВ равно 50%, это означает, что при цикле 10 минут, после 5 минут непрерывной работы требуется 5 минут простоя для охлаждения аппарата. Этот параметр может быть равен и 10%, поэтому на него нужно обязательно обращать внимание. В понятия: продолжительность включения (ПВ), продолжительность работы (ПР), продолжительность нагрузки (ПН) вкладывают разный смысл, но суть одна — непрерывность сварки.

Сварочные трансформаторы

Простая для понимания схема сварочного трансформатора имеет следующий вид:

Для ограничения тока короткого замыкания и устойчивого горения дуги трансформатор должен иметь круто падающую внешнюю вольт-амперную характеристику (про вольт-амперную характеристику читайте в конце статьи). Для этого либо используют трансформаторы с увеличенным рассеянием, вследствие чего сопротивление при коротком замыкании оказывается у них в несколько раз больше, чем у обычных силовых трансформаторов. Либо в цепь с трансформатором с нормальным рассеянием включают реактивную катушку с большим индуктивным сопротивлением — дроссель (дроссель может быть включен не в цепь вторичной обмотки, а в цепь первичной, где меньше ток). Если у дросселя можно изменять индуктивность, регулируя её, изменяют форму внешней вольт-амперной характеристики трансформатора и ток дуги I21 или I22, соответствующий напряжению дуги Uд.

Читайте так же:  Новый приказ по рецептурным бланкам

Регулирование сварочного тока. Сила тока в сварочных трансформаторах может регулироваться изменением индуктивного сопротивления цепи (амплитудное регулирование с нормальным или увеличенным магнитным рассеянием) или с помощью тиристоров (фазное регулирование).

В трансформаторах амплитудного регулирования, необходимые параметры сварочного тока обеспечиваются перемещением подвижных катушек, магнитных шунтов или с помощью отдельной реактивной катушки как на рисунке выше. При этом синусоидальная форма переменного тока не изменяется.

Может быть простое переключение количества используемых витков обмотки трансформатора, для уменьшения напряжения холостого хода и следовательно тока сварки.

Трансформаторы с тиристорным (фазовым) регулированием состоят из силового трансформатора и тиристорного фазорегулятора с двумя встречно-параллельными тиристорами и системой управления. Принцип фазового регулирования состоит в преобразовании синусоидальной формы тока в знакопеременные импульсы, амплитуда и длительность которых определяются углом (фазой) включения тиристоров.

Применение тиристорного фазорегулятора позволяет получить сварочный аппарат, характеристики которого выгодно отличаются от характеристик трансформатора с амплитудным регулированием. В более сложных схемах управления, чем на рисунке выше, формируется переменный ток прямоугольной формы. А при этом, например, достигается повышенная скорость перехода импульса через нулевое значение, вследствие чего уменьшается время безтоковых пауз и повышается устойчивость горения дуги и качество сварного шва. Что нельзя сказать про осциллограмму изображенную выше, на ней безтоквые промежутки больше чем у трансформаторов с амплитудным регулированием и качество сварки хуже.

Другое достоинство тиристорных аппаратов заключается в простоте и надежности силового трансформатора. Отсутствие стальных шунтов, подвижных частей и связанных с ними повышенных вибраций делает трансформатор простым в изготовлении и долговечным в работе.

По типу питающей сети сварочные трансформаторы бывают однофазными и трехфазными. Последние, как правило, могут подключаться и к однофазной сети. На рисунке ниже представлены однофазный и трехфазный трансформаторы с регулированием тока магнитным шунтом.

Достоинства и недостатки сварочных трансформаторов. К достоинствам сварочных трансформаторов относятся сравнительно высокий КПД (70-90%), простота эксплуатации и ремонта, надежность и дешевизна.

Список недостатков более обширен. Прежде всего, это низкая стабильность горения дуги, обусловленная свойствами самого переменного тока (наличие безтоковых пауз при переходе электрического сигнала через ноль). Для качественной сварки необходимо использовать специальные электроды, предназначенные для работы при переменном токе. Отрицательно сказываются на стабильности горения дуги и колебания входного напряжения.

Сварочным трансформатором нельзя варить нержавеющую сталь, которая требует постоянного тока, и цветные металлы.

Если мощность сварочного аппарата переменного тока достаточно велика, его вес может доставлять определенные трудности при переносе трансформатора с места на место.

И, тем не менее, недорогой, надежный и неприхотливый сварочный трансформатор — не такой уж плохой выбор для дома. Особенно в том случае, если варить приходится редко, а средств на покупку более функциональной модели не хватает.

Сварочные выпрямители

Трансформатор в такой схеме используется для понижения напряжения, формирования необходимой внешней характеристики и регулирования режима. К более современным и совершенным устройствам относятся тиристорные выпрямители, в которых регулирование режима обеспечивается тиристорным выпрямительным блоком, осуществляющим фазовое управление моментом включения тиристоров. Формирование необходимых внешних характеристик производится введением обратных связей по сварочному току и выходному напряжению.

Иногда тиристорный регулятор устанавливают в цепи первичной обмотки трансформатора, тогда выпрямительный блок может быть собран из неуправляемых вентилей — диодов.

Полупроводниковые элементы выпрямителей нуждаются в принудительном охлаждении. Для этого на них помещают радиаторы, обдуваемые вентилятором.

На рисунке ниже приведена схема сварочного выпрямителя, в котором изменение сопротивления трансформатора и регулирование тока обеспечивается с помощью магнитного шунта — его смыканием или размыканием с помощью ручки на передней панели аппарата.

Однофазные схемы выпрямления переменного напряжения используются в цепях с небольшой потребляемой мощностью. По сравнению с однофазными, трехфазные схемы обеспечивают существенно меньшую пульсацию выпрямленного напряжения. Работа трехфазной мостовой схемы выпрямления Ларионова с использованием диодов, применяемая во многих сварочных выпрямителях, показана на рисунке ниже.

Достоинства и недостатки сварочных выпрямителей. Основное преимущество выпрямителей, по сравнению с трансформаторами, заключается в использовании в них для сварки постоянного тока, обеспечивающего надежность зажигания и устойчивость горения сварочной дуги и, как следствие, более качественный шов. Имеется возможность варить не только углеродистую и низколегированную, но и нержавеющую сталь, и цветные металлы. Немаловажно и то, что сварка выпрямителем дает меньшее количество брызг. В сущности, этих преимуществ вполне достаточно для однозначного ответа на вопрос, какой сварочный аппарат выбрать — трансформатор или выпрямитель. Если, разумеется, не принимать во внимание цен.

К недостаткам следует отнести относительно большой вес аппаратов, потерю части мощности, сильную «просадку» напряжения в сети при сварке. Последнее относится и к сварочным трансформаторам.

Сварочные инверторы

Работа сварочного инвертора происходит следующим образом. Переменный ток частотой 50 Гц поступает на сетевой выпрямитель 1. Выпрямленный ток сглаживается фильтром 2 и преобразуется (инвертируется) модулем 3 в переменный ток с частотой в несколько десятков кГц. В настоящее время достигаются частоты в 100 кГц. Именно этот этап является самым важным в работе сварочного инвертора, позволяющим добиться огромных преимуществ по сравнению с другими типами сварочных аппаратов. Далее с помощью трансформатора 4 высокочастотное переменное напряжение понижается до значений холостого хода (50-60В), а токи повышаются до величин, необходимых для осуществления сварки (100-200А). Высокочастотный выпрямитель 5 выпрямляет переменный ток, который совершает свою полезную работу в сварочной дуге. Воздействуя на параметры преобразователя частоты, регулируют режим и формируют внешние характеристики источника.

Процессы перехода тока из одного состояния в другое контролируются блоком управления 6. В современных аппаратах эта работа выполняется транзисторными модулями IGBT, являющимися самыми дорогими элементами сварочного инвертора.

Система управления с помощью обратных связей формирует идеальные выходные характеристики для любого способа электросварки (про вольт-амперную характеристику читайте в конце статьи). Благодаря высокой частоте, вес и размеры трансформатора снижаются в разы.

По своей функциональности выпускаются инверторы следующих типов:

  • для ручной дуговой сварки (ММА);
  • для аргонно-дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG);
  • для полуавтоматической сварки в среде защитных газов (MIG/MAG);
  • универсальные аппараты для работы в режимах ММА и TIG;
  • полуавтоматы для работы в режимах ММА и MIG/MAG;
  • аппараты для воздушно-плазменной резки.

Как видно, значительную часть объема занимают радиаторы системы охлаждения.

Достоинства инверторов. Достоинства сварочных инверторов велики и многочисленны. Прежде всего, впечатляет их малый вес (4-10 кг) и небольшие размеры, позволяющие легко перемещать аппарат от одного места сварки к другому. Это достоинство обусловлено меньшим размером трансформатора благодаря большой частоте преобразуемого им напряжения.

Исключение из схемы силового трансформатора позволило также избавиться от потерь на нагрев обмоток и перемагничивание железа сердечника и добиться высокого КПД (85-95%) и идеального коэффициента мощности (0,99). При сварке электродом диаметром 3 мм потребляемая из сети мощность для сварочного аппарата инверторного типа не превышает 4 кВт, а для сварочного трансформатора или выпрямителя эта цифра равна 6-7 кВт.

Инвертор способен воспроизводить практически все виды внешних вольт-амперных характеристик. Это означает, что с его помощью можно выполнять все основные виды сварок — MMA, TIG, MIG/MAG. Аппарат обеспечивает сварку легированных и нержавеющих сталей и цветных металлов (в режиме MIG/MAG).

Аппарат не требует частых и длительных охлаждений при интенсивной работе, как этого требуют другие бытовые типы сварочных аппаратов. Его ПВ достигает 80%.

Инвертор обладает плавной регулировкой сварочных режимов в широком диапазоне токов и напряжений. Он имеет значительно более широкий, чем у обычных аппаратов, интервал регулировки сварочного тока — от нескольких ампер до сотен и даже тысяч. Для бытового пользования особенно важны малые токи, позволяющие производить сварку тонкими (1,6-2 мм) электродами. Инверторы обеспечивают качественное формирование шва в любых пространственных положениях и минимальное разбрызгивание при сварке.

Микропроцессорное управление устройством обеспечивает устойчивую обратную связь по току и напряжению. Это позволяет обеспечить полезнейшие и удобнейшие функции Arc Force, Anti Stick и Hot Start. Суть всех их состоит в качественно новом управлении сварочным током, позволяющим сделать сварку максимально комфортной для сварщика.

  • Функция Hot Start (горячий старт) обеспечивает автоматическое увеличение тока в начале сварки, облегчающее поджог дуги.
  • Функция Anti Stick (анти-залипание) является своего рода антиподом функции Hot Start. При соприкосновении электрода с металлом и возникновении угрозы его прилипания, сварочный ток автоматически снижается до тех значений, которые не вызывают расплавления электрода и его приваривания к металлу.
  • Функция Arc Force (форсирование дуги) реализуется тогда, когда происходит отделение большой капли металла от электрода, сокращающей длину дуги и грозящей залипанием. Автоматическое увеличение сварочного тока на очень короткое время препятствует этому.

Эти удобные функции позволяют сварщикам невысокой квалификации успешно справляться со сваркой самых сложных металлоконструкций. Для тех, кто хоть раз поработал со сварочным инвертором, вопроса — какой сварочный аппарат лучше — не существует. После трансформатора или выпрямителя работа с инвертором превращается в удовольствие. Больше не нужно «долбить» электродом, чтобы зажечь не желающую зажигаться дугу, или судорожно отрывать его, если он намертво приварился. Можно просто поставить электрод на металл и, отрывая его, спокойно зажечь дугу — не беспокоясь о том, что электрод может привариться.

Инверторные сварочные аппараты можно применять при больших падениях напряжения сети. Большинство из них обеспечивают сварку в диапазоне сетевого напряжения 160-250В.

Недостатки сварочных инверторов. Трудно говорить о недостатках такого совершенного устройства, каким является сварочный инвертор и, тем не менее, они есть. Прежде всего, это относительно высокая цена аппарата и дороговизна его ремонта. При выходе из строя модуля IGBT придется заплатить сумму, равную 1/3 — 1/2 стоимости нового аппарата.

Инвертор предъявляет повышенные требования, по сравнению с другими сварочными аппаратами, к условиям хранения и эксплуатации, обусловленные его электронной начинкой. Аппарат плохо реагирует на пыль, поскольку она ухудшает условия охлаждения транзисторов, которые сильно греются в процессе работы. Их охлаждают с помощью алюминиевых радиаторов, осаждение пыли на которые ухудшает отдачу тепла.

Не любит электроника и низких температур. Любая минусовая температура нежелательна из-за появления конденсата на платах, а минус 15°С могут стать критическими. Хранение и работа инвертора в неотапливаемых гаражах и мастерских в зимнее время нежелательны.

Сварочные полуавтоматы

Сварочный полуавтомат состоит из:

  • источника тока;
  • блока управления;
  • механизма подачи сварочной проволоки;
  • пистолета (горелки) с рукавом-электропроводом, по которому осуществляется подача защитного газа, проволоки и электрического сигнала;
  • системы подачи газа, состоящей из баллона с газом, электромагнитного газового клапана, газового редуктора и шланга.

В качестве источника тока используются сварочные выпрямители или инверторы. Использование последних повышает качество сварки и увеличивает количество свариваемых материалов.

По конструктивному исполнению сварочные полуавтоматы бывают двухкорпусными и однокорпусными. У последних источник питания, блок управления и механизм подачи проволоки размещены в одном корпусе. У двухкорпусных моделей механизм подачи проволоки вынесен в отдельный блок. Обычно это профессиональные модели, поддерживающие длительную эксплуатацию на повышенном токе. Иногда они оснащаются системой водяного охлаждения пистолета.

Читайте так же:  Приказ по хранения эцп

Сварка полуавтоматом в режиме ММА ничем не отличается от работы с обычным сварочным аппаратом. При использовании режима MIG/MAG электрическая дуга горит между непрерывно подаваемой плавящейся сварочной проволокой и материалом. Углекислый газ (или его смесь с аргоном), подаваемый через пистолет, защищает зону сварки от вредного воздействия кислорода и азота, содержащихся в воздухе. С использованием сварочных полуавтоматов варят высоколегированные и нержавеющие стали, алюминий, медь, латунь, титан.

Полуавтоматическая сварка являются одной из самых современных технологий дуговой сварки, идеально подходящей не только для производства, но и для дома. Полуавтоматы получили широкое распространение в промышленности и быту. Есть информация, что в настоящее время в России до 70% всех сварочных работ производятся именно сварочными полуавтоматами. Этому способствует широкая функциональность оборудования, высокое качество сварки и простота эксплуатации. Сварочный полуавтомат очень удобен для сварки тонкого металла, в частности, автомобильных кузовов. Ни одно предприятие автосервиса не обходится без этого удобнейшего оборудования.

Выбор сварочного аппарата

  • Какой металл — по марке и толщине — предстоит варить?
  • В каких условиях будет производиться работа?
  • В каком объеме?
  • Каковы требования к качеству работ и квалификации сварщика?
  • И, наконец, какая сумма может быть потрачена на приобретение сварочного аппарата?

В зависимости от ответов на эти вопросы и должны быть сформированы требования к приобретаемому оборудованию.

Если варить придется не только углеродистую и низколегированную сталь, но и высоколегированную и нержавеющую, то выбор нужно делать между сварочным выпрямителем и инвертором. Если предстоит сваривать металлы требующие защиты от кислорода или азота воздуха, например алюминий, то потребуется сварка в среде защитных газов, которую может обеспечить полуавтомат с режимом MIG/MAG.

Вообще, если говорить об универсальности оборудования, то лучшим выбором, пожалуй, будет полуавтомат с режимами MMA и MIG/MAG. Его наличие позволит выполнять практически любую работу по сварке металлов, с которой только приходится сталкиваться в обыденной жизни.

Большое значение имеет толщина свариваемого металла, от которой зависит сварочный ток и диаметр электродов. Если сварочный ток будет меньше требуемого, то шва не будет. Из-за хорошего отвода тепла в металле большой толщены, свариваемый металл не будет расплавляться, а вместо шва, на его поверхности будут шарики от расплавленного электрода и шлак. Но не стоит забывать и о скромных возможностях бытовой сети. Примерный ток сварки можно посмотреть в статье Работа сварочным аппаратом.

Если приходится иметь дело с тонким (тоньше 1,5 мм) металлом, предпочтение следует отдать опять же полуавтомату.

Работа при минусовой температуре, особенно при значениях ниже 10-15 °C, нежелательна для инверторов. Плохо сказывается на них также сильная запыленность. Вывод таков. Если работать предстоит при очень низких температурах в условиях большой запыленности, возможно, не останется иного варианта, как выбрать сварочный аппарат без суперсовременной электроники — сварочный трансформатор, выпрямитель на диодах или полуавтомат на базе последнего.

Высокие требования к качеству сварки и низкая квалификация сварщика однозначно склоняют к выбору сварочного инвертора с его удобством в работе и функциями Arc Force, Anti Stick, Hot Start.

Большой объем работ требует от сварочного аппарата высокой ПВ (продолжительности включения), иначе слишком много времени уйдет на простои во время его охлаждений. ПВ — одна из характеристик, которые отличают бытовые сварочные аппараты от профессиональных. У последних она достаточно велика или достигает даже 100%, что означает, что аппарат может работать без перерыва как угодно долго. Если говорить о бытовых моделях, то ПВ инверторов значительно превосходит ПВ сварочных трансформаторов и выпрямителей. В качестве минимального значения ПВ лучше принять 30%.

Выбирая сварочный аппарат, нужно подумать и о соседях. Если варить придется много, а напряжение в сети низкое и неустойчивое, для дома следует выбрать сварочный аппарат с учетом потребляемой им мощности. Постоянное мигание лампочек, происходящее при работе мощных сварочных трансформаторов и выпрямителей, возбуждает всеобщую ненависть к соседям-сварщикам. Инвертор с его экономным потреблением энергии и функцией противозалипания электрода не повредит добрососедским отношениям. При контакте электрода со свариваемым металлом сварочный трансформатор просаживает питающую сеть, инвертор же просто уменьшает сварочный ток (напряжение на клеммах), плюс инвертор более работоспособен при низком напряжении сети.

Основные требования к источникам тока для сварки

  • напряжение холостого хода должно обеспечивать зажигание дуги, но не быть выше значений, которые являются безопасными для сварщика;
  • источники питания должны иметь устройства, регулирующие сварочный ток в необходимых пределах;
  • сварочные аппараты должны иметь заданную внешнюю вольт-амперную характеристику, согласующуюся со статической вольт-амперной характеристикой сварочной дуги.

Дуга может возникать либо в случае пробоя газа (воздуха), либо в результате соприкосновения электродов с последующим их отведением на расстояние нескольких миллиметров. Первый способ (пробой воздуха) возможен только при больших напряжениях, например, при напряжении 1000В и зазоре между электродами в 1 мм. Такой способ возбуждения дуги обычно не применяется из-за опасности высокого напряжения. При питании дуги током высокого напряжения (более 3000В) и высокой частоты (150-250 кГц) можно получить пробой воздуха при зазоре между электродом и деталью до 10 мм. Такой способ зажигания дуги менее опасен для сварщика и его нередко используют.

Второй способ зажигания дуги требует разности потенциалов между электродом и изделием 40-60В, поэтому применяется чаще всего. Когда электрод соприкасается с изделием, создается замкнутая сварочная цепь. В момент, когда электрод отводится от изделия, электроны, которые находятся на нагретом от короткого замыкания катодном пятне, отрываются от атомов и электростатическим притяжением двигаются к аноду, образуя электрическую дугу. Дуга быстро стабилизируется (в течение микросекунды). Электроны, которые выходят из катодного пятна, ионизируют газовый промежуток и в нем появляется ток.

Скорость зажигания дуги зависит от характеристик источника питания, от силы тока в момент соприкосновения электрода с изделием, от времени их соприкосновения, от состава газового промежутка. На скорость возбуждения дуги влияет, в первую очередь, величина сварочного тока. Чем больше величина тока (при одном и том же диаметре электрода), тем большим становится величина сечения катодного пятна и тем большим будет ток в начале зажигания дуги. Большой электронный ток вызовет быструю ионизацию и переход к устойчивому дуговому разряду.

При уменьшении диаметра электрода (т.е. при увеличении плотности тока) время перехода к устойчивому дуговому разряду еще больше сокращается.

На скорость зажигания дуги влияют также полярность и род тока. При постоянном токе и обратной полярности (т.е. плюс источника тока подключается к электроду) скорость возбуждения дуги выше, чем при переменном токе. Для переменного тока напряжение зажигания должно быть не менее 50-55В, для постоянного тока — не менее 30-35В. Для трансформаторов, которые рассчитаны на сварочный ток 2000А, напряжение холостого хода не должно превышать 80В.

Повторные зажигания сварочной дуги после ее угасания из-за коротких замыканий каплями электродного металла будут возникать самопроизвольно, если температура торца электрода будет достаточно высокой.

Внешняя вольт-амперная характеристика источника представляет собой зависимость напряжения на клеммах и тока.

На схеме источник имеет постоянную электродвижущую силу (Еи) и внутреннее сопротивление (Zи), состоящее из активной (Rи) и индуктивной (Xи) составляющих. На внешних зажимах источника имеем напряжение (Uи). В цепи «источник-дуга» идет сварочный ток (Iд), одинаковый для дуги и источника. Нагрузкой источника является дуга с активным сопротивлением (Rд), падение напряжения на ней Uд=I•Rд.

Уравнение для напряжения на внешних зажимах источника получается следующее: Uи = Eи — Iд•Zи.

Источник может работать в одном из трех режимов: холостой ход, нагрузка, короткое замыкание. При холостом ходе дуга не горит, ток отсутствует (Iд=0). В этом случае напряжение источника, называемое напряжением холостого хода, имеет максимальное значение: Uи = Eи.

При нагрузке по дуге и источнику идет ток (Iд), а напряжение (Uи) ниже, чем при холостом ходе, на величину падения напряжения внутри источника (Iд•Zи).

При коротком замыкании Uд=0, поэтому и напряжение на клеммах источника Uи=0. Ток короткого замыкания Iк=Eи/Zи.

Экспериментально внешняя характеристика источника снимается измерением напряжения (Uи) и тока (Iд) при плавном изменении сопротивления нагрузки (Rд), при этом дуга имитируется линейным активным сопротивлением — балластным реостатом.

Графическое представление полученной зависимости и есть внешняя статическая вольт-амперная характеристика источника. При уменьшении сопротивления нагрузки увеличивается ток и снижается напряжение источника. Таким образом, в общем случае внешняя статическая характеристика источника — падающая.

Бывают сварочные аппараты с крутопадающими, пологопадающими, жесткими и даже возрастающими вольт-амперными характеристиками. Есть и универсальные сварочные аппараты, характеристики которых могут быть крутопадающими и жесткими.

Например, обычный трансформатор (с нормальным рассеянием) имеет жесткую характеристику, а возрастающая характеристика достигается путем обратной связи, когда с ростом тока электроника увеличивает напряжение источника.

При ручной дуговой сварке применяются сварочные аппараты с крутопадающей характеристикой.

Сварочная дуга тоже имеет вольт-амперную характеристику.

Сперва с увеличением тока напряжение резко падает, так как увеличивается площадь сечения столба дуги и его электропроводность. Затем с увеличением тока напряжение почти не изменяется, так как площадь сечения столба дуги увеличивается пропорционально току. Потом с увеличением тока напряжение возрастает, так как площадь катодного пятна не увеличивается из-за ограниченного сечения электрода.

При увеличении длины дуги вольт-амперная характеристика смещается вверх. Изменение диаметра электрода отражается на положении границы между жестким и возрастающим участками характеристики. Чем больше диаметр, тем при большем токе произойдет заполнение торца электрода катодным пятном, при этом возрастающий участок сместится вправо (на рисунке ниже показано пунктирной линией).

Стабильное горение дуги возможно при условии, если напряжение дуги равно напряжению на внешних зажимах источника питания. Графически это выражается в том, что характеристика сварочной дуги пересекается с характеристикой источника питания. На рисунке ниже показаны три характеристики дуги различной длины — L1, L2, L3 (L2>L1>L3) и крутопадающая характеристика источника питания.

Точки (A), (B), (C) выражают зоны устойчивого горения дуги при разной её длине. Видно, что чем больше будет наклон характеристики источника, тем меньше будет изменение сварочного тока при колебании длины дуги. А ведь длина дуги поддерживается в процессе горения вручную, потому не может быть стабильной. Вот почему только при крутопадающей характеристике трансформатора колебания кончика электрода в руках сварщика будут не сильно сказываться на стабильности горения дуги и качестве сварки.