Версия для печати

При всей своей видимой простоте сварка – сложный технологический процесс, и доказательством тому является сложное оборудование, которое применяется сегодня в сварочных технологиях. Соединение двух деталей или материалов неразъемным соединением связано со свойствами этих материалов, особенностями их обработки. Поэтому за последние полвека разработано немало способов сварки.
Современные технологии позволяют соединять в единое целое не только металлы, но и разные по структуре материалы, такие, как стекло и пластик, различные огнеупорные материалы. Температурная сварка материалов представляет собой технологический процесс получения плотного неразъёмного соединения деталей с использованием сил молекулярного сцепления. При этом сварной шов имеет те же физические и механические характеристики, что и соединяемые детали. Кромки соединяемых деталей металла локально, в местах соединения, нагревают до состояния плавления, при этом образуется общая зона жидкого металла, которая при затвердевании образует прочное соединение.
В производственной среде наиболее распространены два вида сварки – электрическая и газовая. При газовой сварке используется энергия горения в кислородной атмосфере горючих газов – ацетилена, газов-заменителей (пропана, метана, водорода и т.д.) и паров горючих жидкостей (бензина, керосина). Электрическая сварка бывает трех видов: дуговая, электрошлаковая и плазменная. Чаще других применяется электродуговая сварка плавлением. Электродуговая сварка невозможна без специального оборудования, комплект которого подбирается в зависимости от вида сварочных работ.
Для ручной дуговой сварки штучными плавящимися электродами с покрытием (метод ММА) необходимы выпрямители, генераторы, инверторы и трансформаторы. Выпрямители, генераторы и инверторы используются для сварки постоянным током, трансформаторы – для сварки переменным током. Для полуавтоматической сварки металлической проволокой в среде защитных газов (метод MIG/MAG) применяются сварочные полуавтоматы, состоящие из источника питания (встроенного или автономного), блока управления, подающего механизма и специальной сварочной горелки.
Для автоматической сварки металлической проволокой в среде защитных газов или под флюсом используют сварочные автоматы (самоходные тракторного типа, подвесные или планетарные головки). Специализированные сварочные установки переменного или постоянного тока используют для ручной дуговой сварки неплавящимся (вольфрамовым) электродом в среде инертных защитных газов (метод TIG).
Сварочные инверторы – небольшие по весу и габаритам аппараты, работающие от сети переменного тока. Такое оборудование часто называют импульсным и не случайно. Это – наиболее современное и технически сложное сварочное оборудование. В отличие от статических источников питания, у инверторов отсутствует силовой трансформатор.
Вся работа сварочного инвертора построена на принципе фазового сдвига напряжения, так называемой инверсии, которую осуществляет электронная микропроцессорная схема с покаскадным усилением тока. Импульсная система позволяет получить широкий спектр вольт-амперных характеристик с гладкой кривой тока, что позволяет добиваться высокого качества сварки. Дуга, вырабатываемая аппаратом, стабильна даже при колебаниях напряжения. При помощи сварочного инвертора можно сварить легированные стали, чугун и цветные металлы. Для каждого материала подбирается нужный вид электрода. Обычно используются стержневые электроды различных модификаций. Однако инверторы более чувствительны к уменьшению напряжения в сети, чем сварочные трансформаторы и выпрямители: при снижении напряжения на 15% такой аппарат может просто не запуститься. Из-за небольшой массы инверторы очень перспективны для использования при монтаже особо ответственных металлоконструкций и трубопроводов, к сварным соединениям которых предъявляются повышенные требования, а условия работы не позволяют применять громоздкое промышленное оборудование, предназначенное для работы в цеховых условиях.
Сварочные выпрямители вырабатывают постоянный ток путём выпрямления переменного тока. Сварка постоянным током позволяет получать лучшие результаты – повышается стабильность горения дуги, увеличивается глубина проплавления, снижается разбрызгивание, повышаются прочностные характеристики металла сварного шва, снижается количество дефектов. Вот почему для сварки наиболее ответственных и качественных швов применяют сварку постоянным током. А многие материалы – высоколегированные u1080 и теплоустойчивые стали, чугуны, титан, сплавы на основе меди и никеля – свариваются только постоянным током. Отечественные сварочные выпрямители имеют, как правило, трехфазное питание, выполняются как на диодах, так и на тиристорах.
В выпрямителях используются трехфазная мостовая, двойная трехфазная схема с уравнительным дросселем и кольцевая схема выпрямления. В выпрямителях большой мощности диодное выпрямление во вторичном контуре сочетается с тиристорным регулированием по первичной стороне. Выпрямители для ручной дуговой сварки выпускаются по ГОСТу 13821-77 на токи 200, 315, 400 А при ПН= 60% и имеют крутопадающие характеристики. За счёт использования специальных стабилизаторов напряжения, включаемых в сварочный контур, удаётся получить гладкую кривую тока. Регулирование тока сварки в сварочных выпрямителях осуществляется либо электромеханическим способом, либо электрическим. Сварочные генераторы относятся к категории вращающихся источников питания. Принцип действия сварочной электростанции аналогичен работе любого генератора постоянного тока. Сварочные установки на основе генераторов с приводом от электродвигателя называются сварочными преобразователями, с приводом от двигателя внутреннего сгорания (бензинового или дизельного) – сварочными агрегатами.
Сварочные генераторы делаются на базе обычных профессиональных бензиновых или дизельных электростанций. Удобство сварочных электростанций в том, что не требуется отдельный сварочный аппарат, однако это и более дорогой вариант. Генераторы имеют широкий спектр вольтамперных характеристик: крутопадающие, крутопадающие в сочетании с пологопадающими, жёсткие в сочетании с возрастающими. Конструктивно различают генераторы с независимыми обмотками возбуждения статора и генераторы с самовозбуждающимися обмотками.
Вращающиеся сварочные источники питания просты и дёшевы в изготовлении и эксплуатации, однако их не рекомендуется использовать во вредных условиях производства, например, при высокой влажности, масляных парах, пыли с наличием абразивных частиц. Все эти факторы приводят к быстрому выходу из строя пары трения «щётки-коллектор». Поэтому более совершенной является схема вентильного генератора, в котором роль коллектора выполняет бесконтактное полупроводниковое выпрямительное устройство.
Сварочные трансформаторы являются трансформаторами напряжения. Главный недостаток таких устройств – низкая стабильность дуги. Используются они в основном для сварки черных металлов. Во время сварки могут придавать сварному шву различные физико-химические свойства (легировать). Самый многочисленный вид источников питания – трансформаторы для ручной дуговой сварки. В переносном исполнении они выпускаются с малым значением ПН (продолжительности нагрузки) и предназначены для ремонтных работ. У передвижных ПН достигает 60%. Рабочее напряжение и сила тока связаны соотношением: U=20+0,04I. Трансформаторы имеют падающую внешнюю характеристику и выполнены с механическим регулированием силы сварочного тока. Регулировка обеспечивается изменением расстояния между обмотками трансформатора (подвижные обмотки) или перемещением между обмотками трансформатора магнитного шунта (неподвижные обмотки).
Одной из особенностей сварочной дуги переменного тока является периодическое изменение тока и напряжения ИП из-за перерывов в горении дуги при переходе кривой тока через нулевые значения (дуга гаснет). Внешне это проявляется резким звуком горящей дуги и повышенным разбрызгиванием жидкого металла. Вольт-амперные характеристики трансформаторов, применяемых для ручной дуговой сварки, являются крутопадающими. Для повышения стабильности горения дуги увеличивают индуктивное сопротивление цепи дуги, для чего в цепь вторичной обмотки трансформатора обычно включают дополнительную реактивную катушку.

По материалам журнала "Стройтех-эксперт"

Близкие материалы сайта

Поддержка