Конструкции, виды и особенности сварочного оборудования

Чтобы соединить металлы в одно целое, люди догадались нагреть их до очень высокой температуры, достигнув тем самым текучести материала. Накаливание становится возможным из-за прохождения через проводник-электрод тока. Но переменное напряжение непостоянно, поэтому шов может быть некачественный и неровный.

Регулирование дуги происходит через изменение величины силы тока. Поэтому постоянный ток был бы идеальным вариантом для получения равномерного и качественного шва. Его можно получать от аккумуляторов, химических батарей или генераторов. Но сварочные аппараты подключены в сеть именно переменного тока, и для понижения напряжения в их конструкции предусмотрены трансформаторы, которые могут регулировать его величину.

Через трансформатор сварочного аппарата проходит переменный ток от электросети, который на выходе становится постоянным. Этого хватает для создания электрической дуги. После этого становится возможным процесс сварки.

Основы РДС. Плюсы и минусы

Создание неразъёмных конструкций при помощи РДС основано на расплавлении кромок деталей с одновременным заполнением сварочной ванны жидким металлом покрытого электрода. Защита осуществляется при участии обмазки, которая при нагревании закрывает рабочую зону плёнкой и смесью газов, вытесняя вредные примеси и кислород.

Благодаря этому, работы можно проводить как в помещении, так и на улице. Влияние ветра при этом минимально в отличие от сварки в среде защитных газов. Кроме самого сварочного аппарата и электродов, ничего не требуется, поэтому быстрое перемещение оборудование по площадке не вызывает трудностей.

Минусом можно считать сложность работы с вертикальными и потолочными швами, сварщику в этом случае требуется иметь некоторый опыт и соответствующую квалификацию.

Также отрицательным моментом признаётся низкая производительность труда по сравнению с применением полуавтоматического оборудования.

Технические характеристики

При выборе конкретной модели сварочного выпрямителя необходимо руководствоваться типом и толщиной рабочих заготовок, которые вам нужно будет сваривать. А также учитывать особенности сети, к которой осуществляется подключение.

К основным техническим характеристикам сварочных выпрямителей относятся:

• Напряжение питания и его тип;
• Мощность сварочного выпрямителя;
• Номинальный ток и диапазон его регулирования (при наличии такой функции);
• Номинальное напряжение на выходе;
• Сечение питающих проводов и сварочных шлейфов;
• Относительная продолжительность нагрузки;
• Степень защиты от попадания пыли и влаги (обозначается индексом IP) для некоторых видов сварочных выпрямителей регламентируется в соответствии с п.4.2 ГОСТ 13821-77;
• Тип охлаждения;
• Габаритные размеры и вес.

Вышеперечисленные характеристики подбираются индивидуально, в зависимости от предполагаемых условий. В определенных ситуациях вы можете опускать некоторые параметры при выборе.

Составные элементы

Устройство сварочного трансформатора позволяет понизить напряжение и увеличить силу тока для проведения процесса плавления металла. Определение этих показателей производится при создании и настройке аппарата. Для осуществления оборудованием установленных функций, сварочные трансформаторы включают в себя определенный набор комплектующих. Помимо магнитопривода и двух обмоток в состав конструкции входят:

• винт вертикальный с лентовидным типом резьбы;
• рукоятка для его вращения;
• ходовая гайка винта;
• система подвеса (защищает от повреждений);
• зажимы для крепления и вывода проводов;
• корпус с вентиляционной решеткой.

В некоторых сварочных трансформаторах с переменным значением тока могут применяться дополнительные элементы, облегчающие работу мастера.

Тип и марка электродов

Электрод для ручной дуговой сварки представляет собой стержень из токопроводящего материала, покрытого специальной флюсовой обмазкой. В процессе выполнения работ электрод плавится, заполняя пространство между соединяемыми деталями. Назначение покрытия электрода – стабилизация сварочной дуги и защиты зоны расплава от негативного воздействия кислорода, который входит в состав атмосферного воздуха. Эксплуатационные характеристики соединения во многом зависят от типа покрытия. Современные производители сварочных материалов предлагают потребителям электроды со следующими типами покрытия:

• Основное – характеризуется хорошей химической чистотой и механическими характеристиками шва. Электроды предназначены для сварки металлоконструкций, подверженных динамическим и равнопеременным нагрузкам.
• Рутиловое – отличается стабильностью дуги и простым формированием шва, независимо от рода тока. За счет высокой текучести стержни с рутиловым покрытием используют преимущественно для сварки в горизонтальном положении.
• Целлюлозное – покрытие включает в себя органические соединения, которые способствуют качественному провару шва с малым количеством шлака. В процессе выполнения работ образуется большое количество брызг расплавленного металла.
• Кислое – основу которого составляют оксиды марганца и железа. Они способствуют легкому зажиганию и стабильному горению дуги при минимальных требованиях к качеству подготовки поверхности. Отличается высоким коэффициентом разбрызгивания.

Каждому типу покрытия соответствует собственное буквенное обозначение, согласно требованиям международного стандарта ISO 2560:2009.

Сварка стационарной дугой

Случайные колебания скорости подачи электродной проволоки и длины дуги могут нарушить стабильность процесса, привести к коротким замыканиям. обрыву дуги. Во избежание этого необходимо изменять скорость плавления электрода, т.е. соответствующим образом варьировать силу сварочного тока.

вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ дуги) в защитных газах при плавящемся электроде имеет возрастающий характер.

В определенный момент стабильного процесса сварки скорость подачи электродной проволоки V_п1 равна скорости плавления V_пл1. При этом параметры по току и напряжению определялись рабочей точкой А₁ с длиной дуги l_д1. Допустим, что в связи со сбоями в механизме подачи проволоки скорость подачи уменьшилась. Тогда возникает относительная скорость плавления ΔV_пл = V_пл1 — V_п2, которая приводит к перемещению рабочей точки в новое положение — А₂. Оно характеризуется уменьшением сварочною тока (Δl), что приводит к уменьшению первоначальной скорости плавления. Процесс сварки вернулся в точку А₁ с длиной дуги l_д1. Этот процесс носит название -саморегулирование по длине дуги. Оно становится интенсивнее при более жесткой волыамперной характеристике источника питания.

При сварке от источника с жесткой характеристикой сварщик корректирует режим по току, регулируя скорость подачи проволоки. Однако при этом изменяются длина дуги и напряжение на ней. Для поддержания нужной длины дуги при настройке режима следует корректировать вольт-амперную характеристику ИП, переходя с одной (I) на другую (II).

Стабильность дуги, особенно в потолочном положении, а также размеры шва и его качество зависят от вида переноса электродного металла через дуговой промежуток. Таких видов переноса существует три.

1. Крупнокапельный перенос с короткими замыканиями дуги. Образуются капли размером в 1,5 раза превышающие диаметр электродной проволоки. Процесс сопровождается короткими замыканиями с естественным импульсно-дуговым процессом, обусловленным параметрами режима. Напряжение на дуге периодически снижается до 0 и в момент отрыва капли увеличивается до рабочего значения. Ток в момент короткого замыкания возрастает, что приводит к отрыву капли электродного металла.

Процесс протекает с разбрызгиванием металла, что ухудшает внешний вид сварного соединения, приводит к непроварам, чрезмерной выпуклости шва.

2. Среднекапельный перенос без коротких замыканий.

Дуга горит непрерывно, а электродный металл переносится через дугу каплями, диаметр которых близок к диаметру проволоки.

Сварка идет с периодическим изменением напряжения на дуге и сварочного тока.

Импульсно-дуговой процесс зависит от параметров режима сварки и также сопровождается разбрызгиванием, снижается качество шва.

3. Струйный перенос.

Дуга горит непрерывно, оплавленный конец электрода вытянут конусом, с которого в сварочную ванну стекают капли размером менее 2/3 диаметра электрода. Масса капли невелика, поэтому электродный металл легко переносится в ванну при сварке во всех пространственных положениях.

Разбрызгивание при струйном переносе незначительно. Производительность высока. Получить струйный перенос можно в аргоне. В углекислом газе такой перенос достигается при высокой плотности сварочного тока или при проволоках, активированных редкоземельными элементами

Управляемый перенос электродного металла с требуемыми размерами капель успешно достигается при импульсно-дуговом процессе, когда периодически измененяют напряжение на дуге и ток сварки.

Формула расчета

Опытные сварщики обычно настраивают электродугу экспериментальным путем, не делая сложных предварительных расчетов. А новичкам пригодятся не только размещенные в статье таблицы, но и формула, по которой рассчитывается, каким электродам какой нужен ток. Она действует в отношении электродов самых востребованных диаметров (3–6 мм).

• I = (20+6d)d, где
• I – сила тока, d – диаметр электрода.

Если толщина стержня менее 3 мм, расчет осуществляется по формуле: I = 30d.

Однако и этими формулами следует пользоваться с учетом пространственного положения сварки: при потолочной варке отнимаем 10–15% от результата, который получаем по формуле.

Все важнейшие параметры режима сварки производитель, как правило, дает на упаковке. Не исключение – продукция Магнитогорского электродного завода. При корректной настройке необходимых показателей режима сварочных работ электроды МЭЗ обеспечат отличный поджиг электродуги, ее устойчивое горение и образцовый результат – ровный сварной шов с необходимыми характеристиками.