Андрей Смирнов
Время чтения: ~12 мин.
Просмотров: 0

Типы сварочных аппаратов

Механический класс

Все виды, о которых говорилось выше, относятся к первому термическому классу. Главным героем в нем выступает тепловая энергия с плавлением. Следующий класс – механический. Главные «механические» слова в данном контексте – давление и пластическая деформация.

В нем также есть стройная классификация сварки:

  1. Холодная сварка (ковка)
  2. Сварка трением
  3. Ультразвуковая
  4. Взрывом

Иногда механические методы объединяют под названием «сварка давлением», здесь есть логика, но речь идет об одном и том же.

Таблица видов сварки.

Виды сварки трением:

  1. Сварка трением с перемешиванием.
  2. Радиальная сварка трением.
  3. Штифтовая сварка трением.
  4. Линейная.
  5. Инерционная.

Рассмотрим эти типы сварки подробнее:

  1. Сварка трением с перемешиванием – довольно новый способ, в нем необходимо специальное оборудование для сварки трением – инструмент для вращения с двумя элементами – основанием (буртом) и наконечником (пином). Шов формируется с помощью двух процессов выдавливания и перемешивания.
  2. Радиальная сварка трением применяется в работах с трубами: в ней вращается кольцо между стыками, которое создает трение.
  3. Штифтовая сварка трением: просверливается отверстие, вводится штифт из того же металла, что детали. Штифт вращается, выделяет тепло, формирует соединение в виде металлических нитей. Великолепная технология сварки трением, когда «нужно заделать дырку».
  4. Линейный способ. Здесь вращения нет. Детали просто трут друг об друга до выделения тепла, повышения пластичности, затем увеличивают давление, вплоть до необратимого соединения. При этом способе образуется идеальная ровная поверхность, ни в каких других методах такой нет.
  5. Инерционная сварка. Движение поверхностей происходит за счет массивного вращающегося маховика, который разгоняется специальным двигателем.

Механический класс подразумевает применение давления и механического воздействия, энергии.

Сварка трением (фрикционная)

Этот способ отличается от остальных – основа его метода состоит в получении повышенных температур при помощи трения металлических заготовок. Одна из деталей вращается, затем заготовки прижимаются друг к другу с постепенным усилением прижима.

Сварка трением

Холодная сварка

Холодная сварка выполняется на пластической деформации, которая разрушает окисную пленку на поверхностях и сближает металлические элементы до образования связи между ними без применения повышенных температур. Этот метод применим к тем металлам, которые обладают хорошими пластическими свойствами: алюминий, серебро, холосто, цинк, никель и тд.

Сварка взрывом

Этот метод не сильно распространен из-за отсутствия точности технологического процесса. Подвижную деталь располагают под углом к основной детали, параллельно, при помощи контролируемого детали соединяются путем совместной пластической деформации.

Ультразвуковая сварка

Соединение и скрепление деталей происходит за счет их сдавливания между собой и воздействия ультразвуковых колебаний. Этот метод применим для точечной и контурной сварки. Ультразвук нагревает изделия и активирует диффузию, затем образуются молекулярные связи и в конце шов кристаллизуется, таким образом возникает прочное соединение.

Трансформатор – ветеран пенсионного возраста

Многие мастера считают трансформаторы устаревшими аппаратами, место которым на заводах утилизации. Есть и другие точки зрения. Попробуем разобраться.

Это действительно самый старый профессиональный сварочный аппарат, применяемый в сварке. Одновременно и самый простой по своему устройству. Главная задача трансформатора – преобразование электрического тока, а если точнее – снижение напряжения до приемлемого уровня для сварки.

Этот процесс обеспечивает изменение тока в сторону понижения. На этом участке могут быть разные варианты механизма действия, но главное остается одним: снижение напряжения тока для того, чтобы подача тока на дугу была устойчивой.

Сварочный трансформатор.

Особенность трансформаторов – только переменный ток на выходе. Этот факт говорит не в пользу качества сварочного шва. Дело в том, что при переменном токе металл имеет свойство разбрызгиваться в разные стороны. Варить нужно с использованием рутиловых или фтористо-кальциевых электродов, диаметр самых оптимальных сечений – около 1,5 – 2,5 мм.

Электроды нужно выбирать, исходя из максимальной силы тока и напряжения в устройстве.

Как у любого другого технического устройства, у трансформаторов есть свои преимущества и недостатки.

Положительные свойства сварочного трансформатора следующие:

  • Они просты в конструкции, и, следовательно, удобны в обслуживании.
  • Чрезвычайно высокая надежность.
  • Недорогие по стоимости.
  • У них довольно высокая производительность – до 90% коэффициента полезного действия.

Теперь сравним их с недостатками трансформатора:

  • Массивность: большой вес и крупные габариты.
  • Высокий расход электроэнергии, так как много нужно на предварительный разогрев самого аппарата. Охлаждение вентилятором тоже требует немалой энергии.
  • Высокая зависимость от сетевого напряжения: при его понижении качество выходного сварочного тока снижается в значительной степени.

И еще один важный фактор. Для того, чтобы варить с использованием трансформаторов, нужны довольно серьезные навыки. Для новичков это непросто, у них часто возникают трудности с удержанием качественной дуги.

Итак, что у нас вышло по трансформаторам: серьезные габариты, высокий расход энергии, нужны предварительные навыки сварки. Стабильность дуги и качество швов не всегда идеальные. Зато дешевые по стоимости. Имеют перспективы? Да, конечно, эти перспективы со временем тают.

Самым подходящим определением будет «уходящие аппараты». Трансформаторы подходят тем, для кого больше всего важны критерии низкой цены, долговечности и надежности.

Советы

Сварочное оборудование довольно травмоопасно. Поэтому каждому начинающему сварщику будет полезно ознакомиться со следующими рекомендациями, которые дают опытные профессионалы сварного дела:

Производство сварочных работ допустимо только в спецодежде и при наличии средств защиты.

Во время сварочного процесса проволоку нужно держать таким образом, чтобы направление брызг металла было обратным от сварщика.

Необходимо следить, чтобы не было контакта с токонесущими проводами. Также в рабочем состоянии нельзя касаться электрического держателя, рабочей поверхности и горелки.

Пространство, где проходят сварочные работы, должно хорошо проветриваться и вентилироваться.

Помните о необходимости сразу же, как закончились работы, обесточить оборудование. Его ни в коем случае нельзя оставлять включённым.

Позаботьтесь о том, чтобы рядом с местом, где будет проводиться сварка, не было легко воспламеняющихся вещей.

Поверхность рабочих элементов обязана регулярно очищаться и обезжириваться.

Площадка, где планируется проводить сварку, должна быть очищена от присутствия домашних питомцев и домочадцев.

Оборудование для сварки нельзя использовать для размораживания чего-либо.

Термомеханический класс

Третий класс с точки зрения физики: здесь используются оба вида воздействия на поверхности: тепло и давление. Представляем виды и способы сварки термомеханическим способом:

Диффузионная. Поверхности сдавливают, затем нагревают в высоком вакууме, добиваясь взаимной диффузии атомов. Эффективен, когда металлы для сварки плохо совмещаются друг с другом или материалы разные по своей природе, например, металл с керамикой. Способ недешевый, применяется в основном в аэрокосмической сфере, других высокотехнологических отраслях.

Разновидности сварки давлением.

Все следующие пункты – виды контактной сварки

  • Контактная электрическая. Здесь все просто: перед тем, как надавить, нужно хорошенько разогреть. Поверхности разогревают током в местах соединения, затем сдавливают или осаживают. Отличный высокопроизводительный способ, хорошо поддается автоматизации. Широко применяется в строительстве, машиностроении.
  • Шовная контактная – разновидность контактной сварки: шов формируется электродами внахлестку.
  • Точечная контактная. Между двумя электродами размещают поверхности. Ток включается после плотного сжимания, в результате чего образуется сварная точка с диаметром, равным диаметру поверхности электрода. Чрезвычайно интересна разновидность – рельефная сварка. Контакт электродов проводят по определенным заранее выступам – рельефам, которые в итоге деформируются, поверхность выравнивается.
  • Точечная конденсаторная – «сварка с запасенной энергией в конденсаторах». Отличается малым потреблением мощности, применяется в работе с мелкими деталями и при использовании оптических приборов – часовых механизмов, авиационных приборов и т.д.

Для термомеханического класса характерно комбинирование применения повышенных температур и механических изделий.

Кузнечная сварка

Сварка ковкой, ручная ковка –  это одни из самых старинных способов сварки. Металл разогревается до необходимой температуры и дальнейшее его соединение происходит под действие кузнечного молота, либо гидравлическим прессом.

Контактная сварка

При контактной сварке применяется электрический ток, который соединяет металлы. Данный метод предусматривает формирование электрической дуги, которая расплавляет металл. Регулирование мощности тока позволяет обрабатывать более толстые металлы.

Точечная сварка

Самый распространённый вид – это точечная контактная сварка, так как данный метод может применяться и в домашних условиях. Детали зажимаются в электродах или специальных клещах, затем между электродами пускают ток, происходит разогрев металла, электроды сжимают сильнее и происходит «проковка», металл кристаллизуется под давлением.

Рельефная сварка

На металлических заготовка имеются специально подготовленные выпуклости – рельефы, и сварочные поверхности контактируют только в зонах данных рельефов, происходит пластическая деформация этих самых рельефов во всем остальном принцип метода тот же – через детали пропускают ток под усилием сжатия металлов.

Диффузионная сварка

Основа метода – физический процесс диффузии. Как известно, металлы, плотно прижатые друг к другу могут сливаться на молекулярном уровне.

Сварка происходит к защитной среде – вакууме, либо специальных защитных газах. Детали обрабатывают от шероховатостей, промывают ацетоном для обезжиривания, далее происходит нагрев металлов и их сжатие.

При нагреве высокочастотными токами, металл помещается в магнитное поле, в процессе этого в металле индуцируется электродвижущая сила, которая вызывает в нем ток, происходит поверхностный эффект (ток распределяется неравномерно, у поверхности он больше, благодаря этому металл греется быстрее) и эффект близости (энергия более усиленно концентрируется у поверхности за счет распространения влияния собственного переменного магнитного поля и поля других источников).

Преимущества и недостатки

Если сравнивать рабочий процесс, проходящий с использованием автомата, и сварку, осуществляемую ручным методом, то у первого можно выделить ряд следующих преимуществ:

  • Высокая производительность труда. С помощью сварочного автомата можно не только соединять металлические конструкции значительной толщины, но и создавать небольшие швы, когда приходится выполнять однотипные работы большого объема. В обоих случаях это оборудование обеспечивает значительное повышение производительности труда, чего невозможно добиться при сварке ручным способом, поскольку здесь не приходится тратить время на замену сгоревших электродов.
  • Исключение возможности влияния человеческого фактора. Поскольку человек практически не принимает участия в сварочном процессе, это позволяет создавать ровный по всей длине и однородный по толщине шов. При ручной же сварке всегда остается риск того, что рука дрогнет. С автоматом же этого никогда не произойдёт, поскольку он поддерживает стабильные параметры сварочного процесса в течение всего времени его проведения. На качество работы не может повлиять состояние оператора (не только психологическое, но и физическое).
  • Возможность проведения работ в труднодоступных местах. Каждому человеку присущи определенные габариты, поэтому для комфортного проведения сварочных работ он нуждается в определённой площади. В случае со сварочным автоматом появляется возможность выполнения сварки в условиях, где человек не только не испытывает неудобства, но и при всём желании не смог бы испортить качество соединения.
  • Автоматическая регулировка. Отличительной чертой современных сварочных автоматов является способность настраивать подачу проволоки в случае увеличения или уменьшения длины дуги, а также восстанавливать работу после технических сбоев без последствий для качества шва. Сварка, проводимая с помощью автоматического устройства, гарантирует высокое качество выполняемого шва, которое не подвержено воздействию никаких внешних изменений окружающей среды.
  • Экономичность. При проведении работ с помощью автомата обеспечивается снижение расхода используемых материалов, поскольку автомат изначально настроен на их поступление в таком количестве, чтобы качественно выполнять соединение деталей, не допуская их расхода на бесполезный угар или разбрызгивание.

Что же касается недостатков, которые имеет технология соединения деталей с использованием автоматических устройств, то главным является возникновение дополнительных временных затрат на подготовку к рабочему процессу. Прежде чем приступить к работе, необходимо настроить оборудование для сварки: установить стационарно с настройкой подачи свариваемых элементов либо проложить рельсовый путь. А также эта технология не позволяет изменять качество шва во время рабочего процесса, поскольку все характеристики контролируются автоматическим устройством без возможности их корректировки.

Сварочный автомат стал новой ступенью развития оборудования, используемого для проведения сварочных работ. Основное их достоинство заключается в том, что они позволили практически полностью автоматизировать рабочий процесс, сведя к минимуму участие в нём человека.

Эти устройства позволяют поддерживать на протяжении всего времени стабильные показатели сварки, что является залогом получения качественного соединения деталей. Оборудование не подвержено воздействию факторов внешней среды, что может в любой момент произойти с человеком, который способен совершить грубую ошибку. А это в итоге может крайне негативно повлиять на качество создаваемого сварочного шва.

Основные типы аппаратов и возможность их домашнего изготовления

Существует 4 разновидности оборудования:

  1. Трансформатор, работающий с переменным током. Главный компонент системы напоминает стандартный блок питания. Входящее напряжение с его помощью понижается до 60 В. Сила тока меняется в результате движения вторичной обмотки. Недостатками считают большую массу и размер устройства. Кроме того, получить однородный шов с использованием переменного тока трудно.
  2. Выпрямитель, являющийся усовершенствованным вариантом трансформатора. После понижения напряжения ток стабилизируется диодным мостом. Более сложные схемы включают тиристоры, помогающие регулировать параметры. Подача постоянного тока обеспечивает высокое качество шва. Аппарат работает со всеми типами металлов и сплавов. Недостатком считается чувствительность к скачкам напряжения.
  3. Полуавтомат, содержащий механизм подачи расходного материала. Сварка ведется в газовой среде, поэтому дополнительно подключается баллон. полуавтоматические агрегаты помогают формировать качественные швы.
  4. Инвертор, отличающийся компактными размерами. Такие аппараты чаще всего применяются в бытовых условиях. Для преобразования напряжения используют источник питания с ШИМ управлением. Работать с оборудованием могут даже начинающие сварщики.

Алгоритм действий

Это один из самых лучших видов сварки в целом. Нет никакого разбрызгивания, не формируются несплавления, варить можно в любом положении, очень экономно расходуются электроды. Швы формируются исключительно качественными без каких-либо прожогов.


Схема конденсаторной сварки.

Принцип действия сварочного инвертора в сочетании с импульсной технологией следующий: перенос металла электрода в сварочную ванну с одновременным регулированием тока.

Все начинается с формирования капли металла на конце электрода, которая при повышении тока попадает в сварочную ванну. Теперь этот горячий момент должен смениться холодным этапом с остыванием металла. Так может происходить много раз.

Проволока электрода должна быть хорошо разогрета

Это особенно важно при низких значениях тока

Эти аппараты очень удобны в работе с понятными регулировками для грамотной и тонкой настройки. Обычно они снабжены неплохим программным сопровождением, что делает их еще более эффективными по всем критериям.

Изготовление инвертора для опытных мастеров

Сборка самодельного аппарата такого типа достаточно сложна. Для этого нужно обладать опытом ремонта электронных устройств. Однако приобретать дорогие детали и узлы для этого необязательно. Блок питания извлекают из нерабочего компьютера или телевизора.

Схема прибора

При первой сборке рекомендуется использовать простую готовую схему, включающую следующие элементы:

  1. Питающий блок для преобразователя и управляющей системы. Изготавливается из оптрона, используемого для подачи тока компонентам компьютера.
  2. Блок накопления заряда для дежурной дуги. Изготавливается на базе транзисторов КТ972, которые размещаются на радиаторах. Для соединения этих компонентов используют автомобильные реле на 40 А. Для управления применяются защитные автоматы номиналом 25 А. Напряжение холостого хода составляет 300 В, при сварке этот параметр снижается до 50.
  3. Преобразователь тока. Самыми важными частями этого блока являются катушки индуктивности. Настройку их параметров производят посредством резисторов. При несогласованности значений ток имеет недостаточную силу.
  4. ШИМ из печатной платы US3845. Деталь снабжают транзисторами марки КТ972.

Рассматриваемая схема преобразует поступающее от сети переменное напряжение в постоянное. Это помогает получить ток с характеристиками, требуемыми для формирования прочного сварного соединения.

Необходимые элементы

Для сборки агрегата понадобятся:

  • компьютерный блок питания;
  • медные провода;
  • микросхема US3845 (приобретается в готовом виде);
  • корпус от старой СВЧ-печи или системного блока;
  • транзисторы.

Процесс изготовления

Сборку начинают с переделки силового трансформатора с ферритовым основанием. Выпрямительный мост снабжают готовыми компонентами из быстродействующих полупроводников. После доработки трансформатора, следуя схеме, соединяют следующие элементы:

  • диодный выпрямитель с запасом мощности, балластным регулятором, средством медленного пуска;
  • управляющий блок на основе 2 транзисторов и драйвера;
  • трансформаторную силовую часть;
  • выходной компонент из дросселя и диодов;
  • охлаждающую систему из компьютерного кулера;
  • систему контроля параметров выходного тока.

Все компоненты устанавливают на текстолитовую плату толщиной 1,5 мм. Конструкцию вводят в металлический кожух. Использовать пластиковый корпус нежелательно.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации