Сварка

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА

Представляет собой устойчивый разряд в сильно ионизированном промежутке. Сила тока, протекающего через него, зависит от разности потенциалов на его концах и от его линейных размеров. Поскольку тепловыделение целиком определяется именно сварочным током, то для обеспечения требуемого режима работы нужно с достаточной точностью поддерживать его величину. Чем толще и глубже сварочный шов, тем больший ток необходим и наоборот. Иногда регулируют его текущее значение, а иногда, напротив, жестко фиксируют.

Главная проблема, актуальная для всех способов сварки, - стабильность дуги. В момент ее розжига и потухания часто возникают дефекты шва. Сделать «горение» максимально устойчивым – важнейшая задача, которую решают различными способами.

Разумеется, при подаче на электрод переменного тока трудно достичь высоких результатов, даже прибегая к всевозможным «хитростям». Практически все материалы лучше «варятся» постоянным током, исключение составляют только алюминий и его сплавы. Оксидная пленка на их поверхности препятствует образованию прочного соединения и эффективно разрушается только при «переменном» воздействии.

Важную роль играет и защитная среда, в которой происходит процесс сварки. Ее специально создают и поддерживают в рабочей области. При различных методах на защитную среду возлагают разные задачи: стабилизация дуги, защита металла, изменение его физических свойств (например, легирование).

ШТУЧНЫЙ ЭЛЕКТРОД

Позволяет создавать защитную среду без привлечения дополнительных технических средств. Необходимые для работы газы выделяются при испарении внешнего покрытия или порошкового флюса. Существует два типа подобных материалов:

*

Электроды с целлюлозным покрытием. Выделяют большое количество газа, защищающего металл и сварочную ванну. С ними можно работать на «длинной дуге» (3-6мм) с большой глубиной проплавления (до 2,5мм). Такие электроды часто применяют в сочетании с аппаратами, имеющими крутопадающую вольт-амперную характеристику (далее ВАХ). У нас в стране они не получили широкого распространения, в то время как на Западе используются повсеместно.
*

Электроды с основным типом покрытия. Имеют кальций-фтористое покрытие (или близкое к нему по свойствам рутиловое). При расплавлении такие электроды образуют флюс, обволакивающий капли металла. Он-то и выполняет главную защитную функцию, а газы являются лишь ионизаторами и стабилизаторами. Работы производят только на «короткой дуге» (2-3мм) с относительно небольшой глубиной проплавления (0,5-2,5 мм). Электроды с основным типом покрытия дают шов высокого качества, хорошо защищенный от водорода – главного врага трещиностойкости.

САМОЗАЩИТНАЯ ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА

Представляет собой штучный покрытый электрод, как бы вывернутый наизнанку, т. е. обмазкой вовнутрь. Сейчас ее принято называть шихтой. В состав последней входят компоненты, характерные для обмазки штучных электродов, а также раскислители, связывающие кислород и удаляющие его из шва. Чаще всего шихта содержит еще и легирующие добавки, изменяющие химический состав и свойства сварочного шва.

Порошковые проволоки позволяют получать высококачественные швы с большим проплавлением, но главное их достоинство – производительность. Для работы с таким сварочным материалом подходят источники питания с жесткой ВАХ.

КАЧЕСТВО СВАРОЧНОГО ШВА

Чтобы получить надежное соединение, нужно обеспечить схожесть механических свойств и, главное «равнопрочность» свариваемых материалов и шва, что достигается правильным подбором электрода. При этом важен состав сердечника и покрытия.

Зачастую нужная сталь образуется при взаимодействии расплава и легирующих добавок. Если работают расплавляемым электродом, подбирают его марку, если в инертной среде – присадочную проволоку. При плохом сочетании материалов шов оказывается непрочным либо вообще не получается, растрескиваясь в процессе остывания.

АРГОННО-ДУГОВАЯ СВАРКА (TIG)

Происходит в среде инертного газа аргон (Ar). Обычно используют неплавящийся вольфрамовый электрод и плавящуюся присадочную проволоку в виде отрезков удобной длины. Газ подают из специального баллона. Кроме аргона, применяют гелий (He) либо смесь этих газов.

Метод отличается высокой универсальностью, качественным швом и допускает сварку очень тонких деталей. Недостатки – громоздкость оборудования и трудность работы вне помещения, где необходимы меры против сдувания газовой защиты. Наилучшее качество обеспечивает аргон, гелий обладает худшими свойствами – капли расплава в его среде сильно разбрызгиваются.

ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА В СРЕДЕ CO2 (MIG)

Позволяет заменить штучный электрод проволокой сплошного сечения. Углекислый газ хорош, когда не требуется очень высокое качество, так как он несколько снижает прочностные свойства стали и приводит к ее разбрызгиванию. Главное же достоинство метода – дешевизна материалов.

По сравнению с CO2 уникальность аргона в том, что на сравнительно малом токе (200 А) он позволяет реализовать струйный перенос металла, характеризующийся высоким коэффициентом использования (отношение массы попавшего в шов металла к массе израсходованного) – 0,8-0,85. А это значительно улучшает внешний вид сварочного шва и сокращает расход материала. Для CO2 свойствен глобулярный перенос с эффективностью 0,6-0,7.

Как при работе с порошковой проволокой, сплошная требует источника питания с жесткой ВАХ.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Основная часть любого сварочного аппарата. Преобразователь необходим для понижения «сетевого» напряжения и увеличения за счет этого тока на выходе. На что следует обращать внимание:

*

Тип вольт-амперной характеристики (ВАХ). Пологопадающая удобна для работы на «короткой дуге» основным электродом. Для сварки на «длинной дуге» в газозащитной среде больше подходит крутопадающая. Полуавтоматы требуют «жесткой» ВАХ (одинаковое напряжение – разный ток).
*

Напряжение холостого хода. От него зависит легкость старта. Тут правило простое: чем напряжение больше, тем лучше.
*

Продолжительность включения (далее ПВ). Это отношение времени непрерывной работы ко времени отдыха, определенное для 10-ти минутного цикла. У аппаратов индустриального класса при рабочем значении тока ПВ составляет не менее 50%.
*

Функция «горячий старт». Так называется кратковременный импульс повышенного напряжения в момент розжига, облегчающий старт.
*

Функция «форсирования дуги». Она отвечает за резкое повышение тока в момент короткого замыкания. Тем самым предотвращается «залипание» электрода и увеличивается проплавление.
*

Стабильность по питанию (невосприимчивость к скачкам напряжения в сети).

АППАРАТ ДЛЯ РУЧНОЙ СВАРКИ ШТУЧНЫМ ЭЛЕКТРОДОМ (ММА)

По сути, это источник тока и соединительный кабель. Длина дуги у него постоянно изменяется, соответственно напряжение тоже. Чтобы эти колебания не слишком сказывались на токе, применяют источники с крутопадающей вольт-амперной характеристикой. Если же сварщику приходится часто корректировать выходные параметры, подбирают аппараты с пологопадающей ВАХ. Они просты, надежны и дешевы.

Часто такие устройства оборудуют горелкой с неплавящимся электродом и газоподающей оснасткой и используют для аргонно-дуговой сварки. Но тогда для удобной и качественной работы необходим переключатель режимов (коррекция ВАХ).

При работе в среде защитного газа будет полезна функция Lift TIG, облегчающая розжиг дуги. Принцип ее действия следующий: сварщик прижимает электрод к металлу, но ток на него подается не сразу, а только в момент отрыва от поверхности. Таким образом, исключается возможность возникновения дефектов, связанных с началом шва.

ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ (MIG, MAG)

У них подача проволоки (электрода) автоматизирована. Источник питания поддерживает напряжение постоянным, а ток изменяется в широких пределах. Данный метод позволяет намного увеличить производительность труда и достичь высокого качества сварочного шва.

В качестве плавящегося (присадочного) электрода используют проволоку сплошного сечения или порошковую. Ее подает специальный механизм, от которого, кстати, во многом зависит класс самого полуавтомата. Для отечественной техники, например, характерны низкая скорость подачи и использование проволоки большего сечения (чтобы обеспечить высокую производительность). Это не очень удобно, и у «западных» аналогов, как правило, все наоборот.

Чтобы в момент выключения не происходило приваривания электрода, аппараты оборудуют различными устройствами. Так, система торможения катушки практически мгновенно прекращает подачу проволоки, а система восстановления дугового промежутка, напротив, вводит запаздывание в отключении тока. Наиболее «продвинутые» аппараты оснащают функцией «короткого шва» - при однократном нажатии на курок горелки машина включается на определенный промежуток времени.

Опытные сварщики предпочитают полуавтоматы с четырехроликовым подающим механизмом. Считается, что он меньше «мнет» проволоку, а это очень важно при работе с мягкими и самозащитными материалами.

«КЛАССИЧЕСКИЙ» ВАРИАНТ

«Классический» источник – это тяжелый трансформатор, рассчитанный на стандартные 50 Гц. Для установки рабочего тока его оснащают составным сердечником с механическим регулированием магнитного потока.

Важнейшая характеристика любого источника тока – ВАХ – у него определена конструктивно и не может быть изменена в процессе эксплуатации. Отсюда посредственные динамические качества. Такой аппарат имеет большой вес и крупные габариты, но зато надежен и практически «не убиваем». Если он оборудован выпрямителем, то часто допускает работу на токе двух родов.

На современных моделях часто используют тиристорное управление выходными параметрами. Это позволяет снизить массу и габариты, уменьшить инертность, реализовать некоторые полезные функции и улучшить динамические характеристики. У таких аппаратов возможны коррекция ВАХ и работа с очень маленькими токами (до 2А).

Практически все такие источники имеют выход только по постоянному току.

ИНВЕРТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Данное устройство повышает частоту входного тока до 5-20 кГц и после этого подает его на компактный трансформатор. Разумеется, управление происходит электронным образом. Такой источник часто оснащают всеми опциями. Работает он лучше классического.

На аппаратах для сварки ручным электродом инверторные преобразователи применяются повсеместно.
Вся информация на сайте: www. malver. com. ua

Отзывы и комментарии