Сварка переменным током

ACϟDС. Понимание сварочного тока и полярности

Сварка – это ручной труд, но сварщики должны обладать достаточным количеством технических знаний, даже если в школе физика для них была чем-то сверхъестественным.

Одним из обязательных понятий, которые необходимо знать, является «сварочный ток». Сварщик должен хорошо понимать, что такое полярность и какое влияние она оказывает на процесс сварки.

На сварочных аппаратах и электродах можно заметить обозначения AC или DC, которые описывают полярность тока. Почему электрические токи и полярность возникают во время сварки? Давайте рассмотрим эти понятия внимательно.

Что такое переменный ток в сварке

Переменное напряжение получило свое название, так как поток электронов непрерывно меняет направление своего движения. Во время сварочного процесса с потреблением переменного тока дуга непрерывно «скачет». Происходит это из-за регулярного отклонения от оси сварочной дуги. Конечно, это сказывается на качестве получившегося шва. В итоге, рубец широкий, а в месте соединения образуются капельки металла. Если дуга погаснет, то возобновить зажигание можно с помощью повышения напряжения.

При всем этом оборудование для электросварки переменкой, имеет свои плюсы:

  1. Простая конструкция.
  2. Большой рабочий ресурс.
  3. Можно регулировать силу сварного тока.

Трансформаторы, по-прежнему пользуются своей популярностью.

Конструкция на трансформаторах

Обычный аппарат для сварки по размерам и форме выглядел как стиральная бытовая машинка на колесах, только еще тяжелее. Замкнутый магнитопровод располагался вертикально. Внизу находилась первичная обмотка трансформатора.

Вторичная обмотка была подвижной. Она прикреплялась к гайке вертикального винта с ленточной резьбой. На крышке корпуса располагался рым-болт с ручкой.

При вращении ручки гайка с вторичной обмоткой перемещалась по винту, изменяя магнитный поток, проходящий через катушки. Таким образом, осуществлялась регулировка сварочного электротока.

Для перемещения аппарата на крышке имелась ручка, для присоединения проводов сварочной цепочки на боковой стенке располагался зажим. Все стенки имели щелевые отверстия для охлаждения трансформатора.

Говоря о таких аппаратах в прошедшем времени, имеется в виду, что сейчас в большинстве своем используют сварочные инверторы переменного и постоянного тока. Сварочным оборудованием на основе силового трансформатора практически не пользуются.

Чтобы сварочный шов получался качественным, требуется круто падающая вольтамперная характеристика трансформатора. Это достигается двумя способами. Первый вариант: в трансформаторе с нормальным магнитным рассеянием и отдельной реактивной катушкой (дросселем) регулировку сварочного процесса осуществляют за счет изменения зазора в сердечнике дросселя.

Второй вариант: регулировка осуществляется за счет изменения зазора между первичной и вторичной катушками. При этом изменение электротока в широком диапазоне не приводит к изменению напряжения дуги, что положительно сказывается на качестве шва.

Разновидность покрытий сварочных электродов

Обмазка электродов для переменного тока бывает 4 видов:

  1. Кислая представляет собой смесь с большим содержанием железа и марганца, иногда с титаном и кремнеземом. Узнать их можно по маркировке «А». С их помощью можно варить неочищенный металл, однако в процессе выделяется много токсичных веществ.
  2. Основная — самая популярная, маркируется как «Б». Такими моделями можно работать с переменным током, но с осторожностью, так как потенциал ионизации у основного покрытия маленький.
  3. Рутиловая — наиболее приспособленная для работы с «переменкой». Сварка проходит легко, быстро, нет большого разбрызгивания, хорошее качество шва. Узнать можно по маркировке «Р».
  4. Целлюлозная обмазка более универсальная, подходящая как для «переменки», так и для постоянного тока. Маркируется как «Ц/С».

Область применения

Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом нашла применение во многих сферах. В основном ее используют для работ повышенной ответственности. Это может быть создание металлоконструкций для строительной сферы, если те будут выполнять несущую роль или подвергаться высоким нагрузкам. Сварка труб в промышленности, в том числе пищевой и химической, намного проще проходит благодаря использованию данной технологии. Ремонтные мастерские, имеющие дело с автомобильным транспортом, металлической техникой и прочими вещами, также не обходятся без данного метода, так как им легко варить тонкие детали.

Сварка постоянным током

Сварка постоянным током, как и сварка переменным током, имеет свои преимущества, и используется в случаях, когда сварка переменным током не может обеспечить должного результата, например, вертикальная сварка, пайка одним припоем или TIG-сварка нержавеющей стали.

Сварка на постоянном токе имеет более высокую скорость осаждения, она лучше всего подходит для сварщиков, которым требуются большие размеры наплавленного слоя. Несмотря на то, что сварка переменным током обеспечивает лучшее проплавление, она имеет более низкую скорость осаждения, что может быть непригодно.

При сварке постоянным током образуется также меньше брызг, чем при сварке переменным током, что делает сварочный шов более равномерным и гладким. Постоянный ток также является более надежным, и поэтому с ним легче работать, так как электрическая дуга остается стабильной.

Сварка постоянным током часто используется для сварки тонких металлов. Оборудование, работающее с этим типом тока, также дешевле, что помогает сократить расходы.

Однако, несмотря на то, что само оборудование имеет более низкую стоимость, процесс фактического использования постоянного тока немного дороже.

Это происходит из-за того, что необходимо специальное оборудование для преобразования переменного тока на постоянный, потому что это не предусмотрено электрической сетью. Однако, поскольку постоянный ток лучше подходит для большинства видов сварочных процессов, эти затраты считаются необходимыми.

Хотя сварка постоянным током лучше для многих металлов, она не рекомендуется при работе с алюминием, так как для этого требуется выделение тепла высокой интенсивности, что невозможно при использовании постоянного тока. Кроме того, если при работе с постоянным током будет создаваться магнитное поле, то возрастет риск дугового разряда, что может быть опасно.

Как работает сварочный инвертор

Развитие полупроводниковой техники, ее бурный рост и повсеместное использование открыли новую эру в технологии сварки. Свет увидели инверторные сварочные аппараты.

Принцип действия такого аппарата довольно прост. Питающее напряжение, пройдя через выпрямитель, преобразуется в постоянное. В инверторе обратно трансформируется в переменное, но уже высокой частоты (60–80 кГц). После чего происходит процесс повторного выпрямления напряжения, поскольку сварка постоянным током имеет ряд преимуществ.

Использование сварочных токов высокой частоты позволяет избавиться от «лишнего» трансформаторного железа, позволяя тем самым снизить массу и габариты сварочного аппарата.

Именно частота — основополагающий фактор функционирования инверторного сварочного аппарата. С ее помощью производится регулирование сварочного тока — чем ниже частота, тем меньше выходная мощность, а соответственно и сварочный ток.

На заре становления технологии инверторной сварки не обошлось и без разочарований. Первые серийные образцы были крайне капризны к условиям сварки и не очень надежны. Но со временем улучшение схем и элементной базы позволило устранить большинство слабых мест инверторной технологии.

Как все устроено?

Главное отличие инверторов от обычных и всем привычных трансформаторов — в трансформаторе повышение силы тока производится через преобразование ЭДС, что происходит в индукционной катушке, а вот инверторы делают это за счет преобразования тока высокой частоты.

Читайте также  Стенка в зал из гипсокартона

Приведем довольно простой пример, иллюстрирующий все вышесказанное: для получения на выходе тока в 160 Ампер в инверторе применяется трансформатор, вес которого составляет всего 250 грамм. Если сравнивать с обычными аппаратами для сварки, которые имеют медный трансформатор весом в 18 килограмм, то преимущества инвертора кажутся более чем очевидными.

Самый распространенный способ электродуговой сварки является способ сварки с помощью металлических электродов.

Схематический процесс электродуговой сварки и её виды изображены на рис. 1.

Виды электродуговой сварки.

Рис. 1. Виды дуговой электросварки:

а – сварка металлическим электродом:

1 – генератор; 2,3 – провод; 4 – металл; 5 – электрододержатель; 6 – электрод; 7 электрическая дуга.

б – сварка угольным электродом:

1 – электрическая дуга; 2 – электрод угольный; 3 – металл; 4 – присадочный пруток; 5 – держатель.

Технология ручной дуговой сварки.

Ток от генератора или трансформатора 1 по проводу 2 подводится к свариваемому металлу 4, а по проводу 3—к электрододержателю 5, в который зажимается электрод 6. Сварщик, приближая электрод к свариваемому металлу, замыкает цепь, возникает электрическая дуга 7. От тепла электрической дуги металл нагревается до температуры плавления и происходит слияние двух металлов. Расплавленный металл электрода служит присадочным материалом. Оказывать механические усилия на свариваемые детали при этом способе электросварки не требуется.

Преимущества и недостатки сварки постоянным и переменным током.

Электродуговая сварка выполняется как при переменном, так и постоянном токе.

Преимущества и недостатки постоянного тока.

Постоянный ток дает более устойчивую электрическую дугу и, благодаря неодинаковому выделению тепла на положительном и отрицательном полюсах, допускает более гибкую регулировку распределения тепла, применяя прямую (отрицательный полюс на электроде) или обратную (отрицательный полюс на детали) полярности. Это имеет большое значение при сварке цветных металлов, тонких листов металлов и некоторых марок специальных сталей. Оборудование для сварки на постоянном токе в 1,5 раза дороже оборудования для сварки на переменном токе.

Преимущества переменного тока.

Преимуществом сварки на переменном токе служат небольшие габариты, малый вес и сравнительно невысокая стоимость электросварочных трансформаторов, а также простота их эксплуатации и значительная экономичность.

Недостатки переменного тока.

К недостаткам сварки на переменном токе относятся трудность выполнения потолочной и вертикальной сварки и необходимость употребления более дорогих обмазных электродов. Качество сварки при использовании переменного и постоянного тока равноценно.

Сварка угольным электродом.

Другим способом электросварки является сварка угольным электродом.

Процесс сварки угольным электродом.

Процесс электросварки угольными электродами следующий (см. рис. 1, б). При сварке электрическая дуга 1 возникает между угольным или графитовым электродом 2 и свариваемой деталью 3. Шов получается при плавлении прутка 4, который называется присадочным прутком, он вводится со стороны в электрическую дугу. Для начала сварки электроды графитовые или угольные зажимаются в держатель 5. Одновременно происходит плавление электрической дугой кромок свариваемого металла. Такой способ сварки в промышленности применяется очень редко.

Значит, для угольного электрода присадочным материалом для заполнения шва будет пруток, который вводится со стороны в электрическую дугу, а при сварке металлическим электродом присадочным материалом будет металл самого электрода.

Преимущества электродуговой сварки перед газовой заключаются в том, что она в три-четыре раза дешевле газовой и безопасна от взрыва горючих газов.