Какие бывают сварочные аппараты? виды и принцип работы

Сварочный инвертор

Отвечая на вопрос – «какой сварочный аппарат выбрать для своего дома?» многие останавливают свой взгляд на инверторах, после того, когда хотя бы раз поработают с ним. После трансформаторов, выпрямителей работа на таком совершенном оборудовании доставляет радость.

Производители предлагают инверторы для таких сварочных работ:

• Ручная дуговая;
• Аргонно-дуговая (используется неплавящийся электрод);
• Полуавтоматическая, в различных режимах и среде;
• Воздушно-плазменная.

В инверторах предусмотрена система охлаждения, радиаторы которой занимают значительную часть в их конструкции.

Типы: характеристики, их достоинства и недостатки

Устройства для сварки трением, давлением, диффузной и лазерной будет точнее назвать станками. Это стационарные машины, задача которых обработка серийных изделий.

При том, что само сварочное оборудование и характеристика принципов во многом совпадают.

Трансформаторы переменного тока

«Классический» тип электродугового сварочного аппарата. Сварка ведется плавящимися электродами, образующими соединительный шов.

Управление процессом ведется в ручном режиме.

Главный недостаток, сильная зависимость качества стыка от квалификации сварщика. Кроме того, высокая температура перекаливает метал, снижая прочность. Плюс — высокая надежность и простота.

Аппараты постоянного тока

Могут отличаться по способу создания постоянного тока. Одни используют выпрямитель, другие представляют собой сварочный генератор с двигателем.

Существуют генераторы, приводимые в движение дизелем, ДВС либо газовым мотором, не требующие эл. сети.

Из недостатков — сложность, громоздкость оборудования, высокая стоимость.

Инверторы

Изобретенные еще в прошлом веке долгое время не получали применения, из-за капризности и высокой стоимости. Сейчас с большей частью недостатков удалось справиться, а инверторные заметно теснят «классические» трансформаторные схемы.

Внешне инвертор выглядит как обычный аппарат. Но в его основе лежит использование мощных полупроводниковых приборов (тиристоров), а главное тока высокой частоты. В результате аппараты дают устойчивую дугу с точно регулируемыми параметрами, а вес некоторых устройств удалось свести к паре килограммов.

Из минусов — ограниченность применения при низких температурах. Кроме того, при повышении мощности устройства резко возрастает его стоимость, а также габариты.

Полуавтоматы

Следующий шаг развития видов сварочных аппаратов для ручной сварки. Практически это тот же инвертор или трансформатор с выпрямителем, однако отдельный электрод заменила катушка с проволокой. Скорость подача последней в зону горения дуги регулируется в зависимости от толщины металла.

Дополнительное улучшение — подача в сварочную зону углекислого газа. Защищая металл от окисления, он к тому же охлаждает свариваемые детали, не давая им перекаливаться.

На сегодня применяют два основных типа полуавтоматов:

1. С подачей углекислого газа в рабочую зону.
2. Без создания газовой защитной среды.

У второго типа создание защитного слоя флюса обеспечивает специальная сварочная проволока. Могут существовать и универсальные устройства, способные работать в обоих режимах.

Аргоновый дуговой

К недостаткам можно отнести относительно высокую стоимость, сложность обслуживания, многочисленные настройки.

Эти устройства обеспечивают сварку в среде инертных либо активных газов (так называемая сварка TIG — аббревиатура сочетания Tungsten Inert Gas, или «вольфрам с инертным газом»). Для создания соединительного шва использую сварочный пруток либо проволоку.

Сама дуга создается с помощью неплавящегося тугоплавкого электрода из вольфрама.

С помощью этих устройств, используя соответствующие присадочные металлы оказалось возможным выполнять сварку цветных металлов, а также специальных легированных сталей.

При этом работа аппаратами, работающими на этом принципе, требует высокой квалификации, а использование дорогостоящих расходных (газ, прутки) делает сварочный процесс весьма затратным.

Точечный

Наиболее простой и экономичный тип. Соединение создается локальным нагревом при сжатии деталей. При этом не образуется дуги, вести работы можно без защитного щитка.

Различают два типа оборудования:

1. Сварочные клещи.
2. Споттер.

Существенным минусом является необходимость для клещей доступа с двух сторон. Что касается одностороннего споттера, его настройка и использование требует высокой квалификации. Получаемое соединение не обеспечивает герметичность шва. Контактная сварка не требует дополнительных расходников (без электродов или газа) как другие типы

Газовый

Простота процесса, универсальность аппарата, надежность стыка делают этот тип конкурентно способным несмотря на развитие электросварочных устройств.

Из минусов — громоздкость. Требует небезопасных газовых баллонов, шлангов, регулировочных редукторов.

Плазменная сварка

При ряде преимуществ (низкий ток дуги, высокая температура) имеет ограничения, связанные со сложностью процесса, а также высокой стоимостью профессионального оборудования.

С успехом используется для сварки тугоплавких нержавеющих сталей, таких металлов как вольфрам или молибден.

Устройство

С точки зрения конструкции представляют собой высокотехнологичные системы, помещенные в прочные корпуса. Станции универсального назначения и узкоспециализированная техника собираются на основе двух ключевых узлов – генератора и двигателя. Первый компонент необходим для формирования тока, второй – для преобразования созданной энергии в электропитание.

В комплектацию сварочных агрегатов АДД также входят аккумуляторные батареи, панель управления, устройства для измерения и контроля, топливный бак и реостат, регулирующий силу тока. В пакеты оснащения некоторых моделей включаются механизмы для просушивания электродов, прогрева бетона или мерзлой почвы, блоки воздушно-плазменной резки.

Все основные и дополнительные узлы размещены на общей рамочной платформе из металла и соединены при помощи муфты. Для защиты системы от механических деформаций, неблагоприятных атмосферных факторов используется корпус. Подобная конструкция позволяет эксплуатировать сварочный агрегат во всех климатических зонах России и в любых погодных условиях.

Для быстрого доступа к внутреннему устройству на капоте предусмотрены специальные дверцы (шторки). Они же существенно облегчают ремонт. Некоторые модели могут комплектоваться прожектором, обеспечивающим удобную транспортировку и оптимизирующим эксплуатацию. Все аппараты для сварки условно классифицируют на следующие виды:

• по методу монтажа – на стационарные и передвижные;
• по типу двигателя – на дизельные, бензиновые, электрические;
• по категории генератора – на коллекторные и вентильные.

Одно из главных преимуществ оборудования данного типа заключено в том, что для работы с ним не всегда нужна высокая квалификация. Многие производители, разрабатывая автономные сварочные агрегаты, стремятся достичь идеального баланса солидного функционала и максимально простой эксплуатации. Это существенно облегчает выбор, позволяя исходить не из квалификации мастера, а из возможностей техники и ее стоимости.

2 Устройство и принцип работы каждого приспособления

В этом пункте мы подробно рассмотрим принцип работы сварочного аппарата каждого типа. Начнем с трансформаторов переменного и постоянного тока. В первом случае конструкция оборудования обязательно предполагает наличие сердечника и пары обмоток в изоляции. Первичная обмотка подключается к сети, а вторичная соединяется с предметом сварки и держателем электродов.

Регулировка сварочного тока происходит следующим образом. Вращая соответствующую ручку, вы обеспечиваете перемещение по вертикали катушек вторичной обмотки. При их сближении сварочный ток увеличивается и наоборот. При этом диапазон регулировки находится в пределах от 65 до 460 А, если катушки соединены параллельно, а вот при последовательном соединении он составляет 40–180 А. Переменный ток, поступив на первичную обмотку, способствует намагничиванию сердечника. Далее магнитный ток проходит через вторичную обмотку и преображается в переменный ток, но только уже более низкого напряжения.

Устройство выпрямителя аналогично предыдущей модели. Главное его отличие – выходной выпрямитель (тиристорный либо диодный). Благодаря последнему можно преобразовать переменный ток в постоянный, однако несколько страдает мощность оборудования. Ток регулируется за счет изменения расстояния между обмотками, посредством разделения обмоток трансформатора на секции либо за счет дросселя насыщения

Очень важно, чтобы в обоих случаях были качественные провода, иначе скачков напряжения в сети не избежать

Основными элементами сварочных генераторов выступают асинхронный двигатель и генератор постоянного тока. Существует две основные схемы таких устройств. Если обмотка возбуждения параллельна, а размагничивания – последовательна, то для магнитных полюсов такого устройства понадобится ферромагнитная сталь. Источники питания бензогенераторов – бензиновый двигатель. Во второй схеме обмотка возбуждения независима. А размагничивание происходит с помощью последовательной обмотки. Регулируя количество ее витков, можно обеспечить сварочный ток нужного значения. Питание такого генератора происходит от сети

Так что может понадобиться стабилизатор, и периодически обращайте внимание на провода

Сварочный генератор

В основе полуавтоматов находится источник питания, а именно выпрямитель либо инвертор, механизм подачи и баллон с активным газом. С помощью блока управления можно задавать нужные характеристики сварки. Особенность такого аппарата – отсутствие электродов и электрододержателя, ведь в качестве электрического проводника выступает проволока, подаваемая через горелку.

Устройство инверторов предполагает наличие транзисторных электрических схем, а принцип работы заключается в следующем. Переменный ток, пройдя через выпрямитель, преобразуется в постоянный. Затем он поступает в силовой модуль, где происходит обратное преобразование, но только новый переменный ток обладает более высокой частотой. Далее в ход идет высокочастотный трансформатор, где происходит выпрямление напряжения, и оно поступает на дугу.

Главная особенность такого оборудования – отсутствие силового трансформатора. А работа заключается в фазовом сдвиге напряжения. Усиление тока идет каскадом и регулируется с помощью микропроцессора. Таким образом получается добиться идеального значения этой характеристики, что самым положительным образом влияет на качественные показатели.

Трансформаторы

Трансформаторные устройства находятся у самых истоков сварочных технологий. На их основе строятся распространённые виды сварочных аппаратов, по сей день имеющие весьма широкое применение, как на производстве, так и в быту.

Конструктивно такой аппарат представляет собой обычный понижающий трансформатор, имеющий две обмотки. Первичная обмотка может быть рассчитана на напряжение 220 вольт, либо на напряжение 380 вольт.

В первом случае выводы трансформатора подключаются к фазному и нулевому проводам электрической сети. Такие сварочные аппараты чаще всего встречаются в компактном исполнении, имеют относительно небольшую мощность и предназначены для работы в бытовых условиях.

Выводы трансформаторов второго вида подключаются к двум фазным проводам, выпускаются в более широком диапазоне мощностей и предназначены для производственного применения.

Напряжение вторичной обмотки в режиме холостого хода составляет 40 – 60 вольт. Регулирование тока сварки может осуществляться несколькими способами.

Наиболее распространён метод, связанный с плавным изменением величины воздушного зазора в стальном сердечнике трансформатора. Регулирование осуществляется вращением рукоятки, связанной с ходовым винтом, по которому перемещается подвижная часть магнитопровода.

Аппараты с регулированием тока путём переключения отпаек вторичной обмотки менее удобны. Регулирование имеет дискретный характер, возможно в небольшом диапазоне. Кроме этого, при переключении отпаек изменяется напряжение холостого хода, что может затруднять зажигания дуги.

Существует универсальный способ, заключающийся в применении балластного сопротивления, включаемого в сварочную цепь. Регулятор представляет собой проводник из нихрома или другого материала с большим удельным сопротивлением.

Рейтинг лучших моделей

Чтобы облегчить выбор пользователей, профессионалы составили рейтинг лучших моделей сварочных аппаратов для использования в домашних условиях.

Зубр «Мастер» М 1

Такой агрегат рекомендован к использованию для ручной электродуговой сварки плавкими электродами. Прибор характеризуется высокой скоростью поджига и высокой производительностью.

Преимущества:

• Безопасность использования.
• Низкое потребление электроэнергии.
• Наличие защиты от перепадов напряжения.
• Не перегревается при продолжительном периоде эксплуатации.
• Высокое качество обработки.
• Простота применения.

Недостатки:

Высокая цена.

Ресанта САИ-190

Это сварочный аппарат инверторного типа ММА. Прибор характеризуется тем, что его можно использовать даже при перепаде напряжения. Агрегат подходит для сварки как тонких, так и толстых материалов.

Преимущества:

• Не перегревается при продолжительном периоде эксплуатации.
• Высокая мощность, которая составляет 5500 Вт.
• Качественная система охлаждения.
• Относительно бесшумная работа.
• Компактные габариты.

Недостатки:

Отсутствие кейса для транспортировки.

Калибр Micro СВИ-205

Это бытовой инвертор, который рекомендован к применению для несложных сварочных работ. Прибор обеспечивает преимущественно качественный шов, но в этом случае все зависит от типа обрабатываемого материала.

Преимущества:

• Легкий вес и компактные размеры.
• Простота и удобство применения.
• Высокое качество обработки.
• Простота поджига.
• Высокая производительность.

Недостатки:

• Короткий провод.
• Во время работы провод нагревается.

Aurora Stickmate 200

Это универсальная модель, которую можно использовать для разных типов сварки. Агрегат оснащен функцией ForceArc, что позволяет использовать прибор без залипания электродов. Кроме того, именно это опция обеспечивает высокое качество швов. Устройство имеет еще одну полезную дополнительную опцию Antistick. Она автоматически уменьшает силу тока, если возникает такая необходимость. При этом все соответствующие параметры сохраняются.

Преимущества:

• Простота и удобство применения.
• Простота поджига.
• Наличие защиты от перепадов напряжения.
• Возможность применения с кабелем, длина которого составляет до 50 м.
• Качественная система охлаждения.

Недостатки:

Большой вес.

Сварочный аппарат – важный инструмент при работе с металлами. Существует большое количество видов подобных агрегатов, поэтому пользователь может подобрать тот вариант, который полностью удовлетворит его потребностям.

• Сварочные электроды: классификация, маркировка, популярные марки, правила хранения, рекомендации — какие лучше выбрать для сварки различных металлов
• Как пользоваться холодной сваркой: инструкция и советы, разновидности, руководство по использованию

Принцип работы сварочного инвертора

Сварочный инвертор преобразует напряжение и обычный переменный ток (частота 50 Гц, напряжение сети 220 В) В значения, необходимые для формирования и поддержания сварочного электрода.

Схематично это происходит так:

Сначала переменный ток преобразуется в постоянный ток с помощью первичного выпрямителя. Для снижения напряжения с 220В до необходимого уровня служит инверторный блок, в котором постоянный ток снова переменный, но высокочастотный, как и напряжение.

Полученное в трансформаторе высокочастотное напряжение понижается до оптимального значения. В результате этих преобразований ток значительно увеличивается. После оптимизации напряжения высокочастотный переменный ток преобразуется во второй раз в постоянный. Далее его сила регулируется до необходимых величин.

Таким образом, в сварочном инверторе четко контролируется ток и напряжение. Это позволяет равномерно регулировать их уровни и выполнять широкий спектр сварочных работ для соединения деталей, даже огнеупорных металлов и сплавов.

Частично принцип работы сварочного автомата.

Колодки здесь не нужны. Потому что в сварочном полуавтомате используется специальная сварочная проволока, которая растворяется в газовой среде.

Чтобы было легче понять, что такое сварочный полуавтомат, достаточно знать, что это агрегат, в состав которого входит:

• источник питания, который может быть сварочным инвертором или сварочным выпрямителем;
• сварочная горелка;
• система управления;
• соединительные кабели и шланги.

Сварочная проволока поступает через специальное устройство в плоскую и правильную сварочную горелку. В место сварки также подается чистый углекислый газ или его аргоновая смесь.

Так, к вышеперечисленным компонентам агрегата логично подключить специальные емкости с газом, а также катушки с намотанной сварочной проволокой.

Надеемся, что информация о том, на чем основан принцип работы сварочного аппарата в зависимости от его типа, поможет лучше понять потребительские характеристики этого оборудования, которые необходимы в повседневной жизни, и сделать лучший выбор.

Сварочный аппарат.

Аппарат для аргонодуговой сварки.

Сварочное оборудование для плавки основного металла может выполнять следующие операции:

• Плавкая сварка
• Дуговая сварка и прокладка
• Газовая сварка.
• Электрошлаковая сварка и плавка.
• Электронно-лучевая сварка.
• Облицовка и резка.
• Специальные виды сварки.

По степени механизации сварочные аппараты могут быть:

• вручную
• полуавтоматические
• автоматическое.

Следующая классификация сварочных аппаратов следующая:

• Бытовые. Они отличаются меньшей производительностью, не приспособлены к длительной эксплуатации. Однако сфера их применения достаточно широка, такие агрегаты используются для сварки арок, котлов, труб и т.д.;
• Профессиональные. Они отличаются большим весом и габаритами, работают от сети 220 или 380 Вт. Большинство из этих моделей оснащены специальными колесами для облегчения движения. Они используются во многих отраслях строительства, в мастерских, при монтаже газопроводов, на заводах и т.д.

Аргонодуговой сварочный аппарат

Этот вид оборудования для сварки использует специальные неплавящиеся электроды из вольфрама, газом для защиты служит гелий или аргон.

Аргонодуговой аппарат с использованием вольфрамового электрода содержит следующие компоненты:

• источник, обеспечивающий получение постоянного или переменного сварочного тока;
• приспособление регуляции для работы с током;
• комплект горелок для применения с различными напряжениями;
• управляющая схема, обеспечивающая координацию цикла сварки и защиту;
• стабилизирующее устройство для возбуждения, а также выравнивания дуги.

Агрегаты этого вида применяют, если есть необходимость в качественной сварке цветных металлов.

Аппараты для ручной дуговой сварки ММА

Такие виды сварочных аппаратов построены на базе инверторов, трансформаторов или выпрямителей. Сварщик орудует держателем, на котором закрепляется плавящийся электрод. Металлический стержень замыкает дугу на изделии и служит присадочным материалом. Наружная обмазка, расплавляясь, создает газовое облако для защиты сварочной ванны от внешней среды.

Аппарат для ручной дуговой сварки — MMA.

Применение. Этим типом сварки можно соединять черные металлы. Если установить электроды с нержавеющим стержнем, то получится сваривать легированную сталь. Но скорость работы получается медленной, нужен достаточный опыт, чтобы получить качественное соединение, постоянно приходится контролировать длину дуги, поскольку электрод уменьшается.

Схема процесса электродуговой сварки.

Смотрите видео о сварочных аппаратах MMA:

Там, где полуавтомат, там и аргон

Полуавтомат для сварки.

Полуавтоматы – это специализированные типы сварочных аппаратов для электродуговой сварки под защитой инертных газов. В основном это аргон, конечно. Дополнительная опция использования полуавтоматов – это сварка с проволокой: такая технология не нуждается в газовой защите.

Суть процесса – выход проволоки из шланга в держателе с одновременным выходом газовой смеси. Во время сварки проволока находится в среде защитного газа, она плавится под действием электрической дуги. Ток и скорость подачи проволоки регулируются.

По своему устройству полуавтоматы сложнее трансформаторов или выпрямителей. Зато они удобнее в пользовании. Это любимые аппараты мастеров в автомастерских, особенно в ремонте кузовов. Среди самодеятельных и кустарных сварщиков полуавтоматы также весьма популярны.

Вот какие части составляют конструкцию полуавтомата:

• Наш старый знакомый трансформатор.
• Еще один старый знакомый – выпрямитель.
• Специальный привод для подачи проволоки.
• Баллон с инертным газом.
• Газовая горелка с рукавом.

Мы уже писали выше, что полуавтомат способен к сварке без защиты газа. В этом случае защитную роль выполняет флюсовая проволока. В принципе это та же проволока для плавления, но благодаря флюсовому компоненту она горит с выделением облака защитного газа. Это облако защищает сварную ванну от окисления воздухом ничуть не хуже, чем внешний аргон или другой инертный газ.

На этом функции флюсового компонента сварочной проволоки не заканчиваются. В нем имеются элементы, добавляющие стабильность электрической дуге. С этой чудесной «флюсовостью» не нужен газовый баллон. Но стоит флюсовая проволока значительно дороже обычной.

Выбор газа зависит от природы свариваемого металла. Железо хорошо вариться с углекислым газом. Сталь предпочитает газовую смесь аргона с углекислотой. Ну а с алюминием лучше всего работать под защитой чистого аргона.

Важным фактором является «легитимность» газовых баллонов: приобретать нужно только проверенные и надежные экземпляры. Даже речи быть не может об экономии денег на качестве газа и газовых смесей для сварки. На чем угодно, только не на газе.

Полуавтомат с газовым баллоном.

Преимуществе полуавтоматов:

• Металл во время сварки практически не разбрызгивается.
• Как следствие – высокое качества сварочного шва.
• Аппарат довольно эффективен – у него высокий КПД.
• Возможность варить тонколистовой металл.

Ну а недостатков намного меньше:

• Высокий расход материалов: проволоки, газовых смесей.
• Немалая стоимость, особенно флюсовой проволоки.

Функциональные типы инверторных устройств

На современном рынке представлено большое разнообразие типов и моделей инверторов, которые в зависимости от своих функций подразделяются на следующие виды.

Оборудование для бытового использования

Это самые недорогие устройства, обладающие достаточно скромными характеристиками, но тем не менее позволяющие успешно выполнять несложные сварочные работы в условиях домашней мастерской. Из бытовых моделей инверторов самыми доступными по стоимости (но и самыми недолговечными) являются устройства китайского производства. Обозначенные на маркировке параметры китайских моделей часто могут не совпадать с реальными показателями. Даже само слово «инвертор» на них может быть написано с ошибкой («инвентор»), что тоже является косвенным показателем их невысокого качества.

Устройства профессионального назначения

Такие модели стоят значительно больше, чем бытовые инверторы, поскольку позволяют выполнять сварочные работы различной степени сложности с использованием электродов различных типов. Отличаются эти аппараты повышенной мощностью, широким диапазоном регулирования сварочного тока, универсальностью и высочайшей надежностью. Естественно, что приобретаются такие инверторы для производственных предприятий.

Специализированное оборудование

Эти инверторы также отличаются высокими качественными характеристиками. Предназначены они для выполнения сварочных работ по определенным технологиям.

Газовая сварка

Это безэлектродный метод соединения металлических изделий, который прост в применении, не требует источника электроэнергии и дорогостоящего оборудования.

Отличительные особенности

При газовой сварке соединение металлов происходит путем плавления кромок детали и присадочной проволоки, которые разогреваются направленной струей горящего газа, выходящего из горелки. Эффективное и стабильное горение газа в горелке обеспечивается созданием смеси ацетилена с кислородом. Кроме использования ацетилена, для повышения продуктивности нередко используют водород.

Водородный сварочный аппарат (электролизный) более безопасный в эксплуатации и отличается образованием швов высокого качества. Вместо баллона с газом используется специальный агрегат, называемый электролизером, в котором происходит разложение воды на кислород и водород. Данный процесс происходит благодаря воздействию на воду электрического тока. В дальнейшем, водород поступает через шланг на горелку, и процесс сварки происходит обычным методом, как при использовании баллонного газа.

Сфера применения

Газовое сварочное оборудование применяется для следующих целей:

• соединение металлов, таких как алюминий, силумин, свинец, медь, нержавеющая сталь, черные и другие типы металлов;
• заварка трещин и установка заплат на металлических изделиях;
• герметичная стыковка труб малых и средних диаметров, в том числе и тонкостенных;
• наплавка латунного покрытия на металлические детали;
• изготовление различный емкостей и сосудов.

Плюсы и минусы

Плюсы газовой сварки:

• не требуется дорогое оборудование;
• доступность расходных материалов;
• не требуется источник энергии;
• возможна регулировка силы пламени и степени нагрева детали.

Недостатки метода:

• долгий разогрев металла в сравнении с дуговой сваркой;
• широкая зона теплового воздействия;
• стоимость ацетилена и кислорода превышает стоимость электричества, если провести для сравнения одинаковые сварочные работы, используя оба метода;
• низкая скорость проведения работ при соединении толстых деталей, поскольку происходит значительное рассеивание тепла по заготовке;
• метод плохо поддается автоматизации;
• применяемые газы (ацетилен и кислород) отличаются высокой взрывоопасностью;
• довольно громоздкое оборудование, для перемещения которого требуется наличие транспорта.