Електрозварювання і типи зварювальних апаратів

Електрозварювання – це спосіб скріплення між собою металевих виробів шляхом їх нагрівання. Фізика процесу наочно представлена на малюнку 1.

Як відомо, для міцного і надійного скріплення двох деталей потрібно великий тиск. Але з допомогою розплавлення поверхонь скріплюються виробів можна домогтися виникнення міжмолекулярних сил тяжіння, які і будуть утримувати деталі в зчепленні без застосування значних тисків. На цьому і грунтується принцип електрозварювання.

Великою її перевагою порівняно з іншими видами скріплення деталей є те, що матеріал шва такий же, як і матеріал виробів, а значить, конструкція виходить цілісної і володіє однаковими експлуатаційними характеристиками по всьому своїм обсягом.

Електрозварювання і типи зварювальних апаратів

Малюнок 1 – Процес електрозварювання

 

Фізика процесу

Що б почати варити потрібно під’єднати один кабель зварювального апарату до виробів, які будуть зчіплюватися, а інший провід з електродом необхідно підносити до місця зварювання.

Світло, що випромінюється в процесі зварювання – це не що інше, як коронирование в повітряному проміжку між електродом і виробом. У момент пробою створюється електричний замкнутий контур (малюнок 2): джерело живлення; електрод; зчіплювані деталі і джерело живлення — що і є причиною горіння електричної дуги.

 Електрозварювання і типи зварювальних апаратівМалюнок 2 – Замкнутий контур, що утворюється при зварюванні

 

Кут між електродом і електричною дугою повинен становити приблизно 80 градусів, але може бути іншим залежно від специфіки деталей.

Для запалювання дуги можна використовувати періодичні постукування електродом по матеріалу деталі або його чирканьем по ній. В такі моменти виникає іскра, і температура в повітряному зазорі піднімається, відбувається пробій. У початковий момент дуга не стабільна. Необхідно регулювати величину електричного струму за допомогою зварювального апарата так, що б вона горіла без погасаний.

Зварювальний апарат трансформаторного типу

Спочатку зварювальний апарат — це самий звичайний понижуючий трансформатор, представлений на малюнку нижче.

Електрозварювання і типи зварювальних апаратів

Малюнок 3 – Електрична схема зварювального апарату трансформаторного типу

 

Як видно з малюнка 3, напруга, що надходить від мережі (220-380 В) перетворюється знижувальним трансформатором до більш низького значення для отримання достатньої величини електричного струму на електроді. Необхідне значення струму залежить від діаметрів перерізів електродів, що застосовуються при зварюванні. Орієнтовно, це 20-30А. на 1 мм діаметра електрода в перерізі.

Для одержання необхідної величини електричного струму використовується регулювання коефіцієнта трансформації зміною кількості витків або переміщенням сердечника трансформатора. З допомогою стабілізуючих, регулюючих пристроїв та фільтрів на вході і виході трансформатора ліквідуються миттєві скачки напруги, що необхідно для стабільного горіння дуги без згасання.

Такий апарат характеризується простотою свого виконання і довгою службою. Але існують певні ситуації, коли його комфортне використання важко. Наприклад, при нестабільній напрузі в мережі, коли воно не перевищує значень 170В. електрозварювання стає неможливою. Так само у таких апаратів електрична дуга є змінною, а значить, дуже непостійна. Управлятися з таким звіром під силу тільки впевненим зварювальникам з досвідом.

Зварювальний апарат інверторного типу

Зважаючи розвитку напівпровідникової техніки, що значно спрощує життя і в теж час поліпшує якість вироблених робіт, зварювальний апарат зазнав деякі зміни і перетворився в пристрій з досить складною внутрішньою архітектурою, яка отримала назву зварювальний інвертор (Рисунок 4).

Електрозварювання і типи зварювальних апаратівМалюнок 4 – Блок схема зварювального інвертора

 

Принцип дії такого апарату полягає в тому, що на випрямлячі відбувається перехід від змінного напруги до постійного. Після чого випрямлений сигнал надходить у інвертор, де знову зазнає перетворення, але вже у зворотний бік і знову стає змінним з більшою частотою. Таке перетворення дозволяє в подальшому використовувати високочастотний трансформатор значно менших габаритів порівняно з трансформаторами, розрахованими на 50 Гц.

Після трансформатора змінну напругу знову піддається випрямляння і в такому вигляді надходить на електрод. Зварювання на постійному струмі більш стабільна, а значить, шов виходить куди якісніше, так і управлятися з таким апаратом значно простіше.

У зварювальному інверторі постійно ведеться нагляд за величиною струму і напруги, здійснюється його безперервне регулювання та фільтрування. Це робить можливим його плавне і точне зміна в широкому діапазоні значень.

Зварювальний апарат на випрямлячі

Досить часто застосовуються зварювальні випрямлячі (малюнок 5). Цей клас пристроїв являє собою щось середнє між зварювальним трансформатором та зварювальним інвертором. Тут не відбувається переходу від стандартної частоти мережі до частот на порядок її великим. Однак на виході зварювального трансформатора є випрямний міст, що дозволяє здійснювати зварювання на постійному струмі.

Електрозварювання і типи зварювальних апаратівМалюнок 5 – Зварювальний випрямляч

Розглянуті схеми не ілюструють всього різноманіття можливостей, реалізованих на сьогоднішній день. Кожен зварювальний апарат може похвалитися своєю родзинкою, а значить і змінами, внесеними його внутрішню електричну архітектуру. Крім того розробники постійно доповнюють зварювальні апарати автоматикою, що дозволяє під час зварювання перестати хвилюватися про згасанні дуги і повністю віддатися процесу. Пишіть коментарі і доповнення до статті.

 

Поділитися з друзями
Ремонт та вироби своїми руками