Электродуговая сварка представляет собой процесс, при котором происходит оплавление специального электрода (или присадочной проволоки) и краев свариваемых металлических заготовок, объединенных в замкнутую электрическую цепь, под действием высокой температуры электрической дуги, возникающей между ними при близком контакте. Из-за высокой температуры в месте сварки образуется сплав металла и электрода (проволоки), формирующий при остывании стыковочный шов. За счет его химической и физической однородности достигаются, в первую очередь, высокие показатели прочности соединения.
Благодаря электродуговой сварке сборка металлических конструкций различной сложности и назначения стала доступна практически каждому мастеру. Она крайне редко требует работы со взрывоопасными и легковоспламеняющимися газами, относительно проста в освоении, а расходные материалы повсеместно распространены и доступны.
Сварочные аппараты делятся на несколько типов. Первыми появились сварочные аппараты, использующие в своей основе трансформаторы. Сегодня они представлены на рынке широким ассортиментом моделей, отличающихся простотой конструкции и, как следствие, высокой надежностью и ремонтопригодностью. Они всепогодны, практически одинаково работают в холодную или жаркую погоду, не боятся сырости, хорошо переносят небольшие удары и падения. Однако, из-за конструктивных особенностей, данный тип сварочных аппаратов обладает и рядом недостатков, главными из которых является вес, сравнительно низкий КПД и необходимость наличия достаточного опыта работы с ним.
Сварочные аппараты с «выпрямителем» имеют в своей начинке диодный мост, который «выпрямляет» электрический ток, преобразуя его из переменного в постоянный. Постоянный ток положительно сказывается на качестве исполняемого сварочного шва за счет повышения стабильности электрической дуги. Как следствие, сварочным аппаратом с выпрямителем стало возможно работать не только с черными, но и с цветными металлами.
Наиболее современный тип сварочных аппаратов используют в своей работе инвертор. Имея на борту высокочастотный преобразователь тока и понижающий трансформатор, разработчикам удалось не только существенно уменьшить габариты и вес инструмента, но и повысить его КПД, заметно улучшить стабильность получаемой электрической дуги и, как следствие, качество швов. К положительным моментам также относится то, что инверторный сварочный аппарат может быть использован даже неопытными мастерами, поскольку «прощает» многие ошибки начинающих сварщиков. К относительным минусам инверторов относится наличие большого количества электрических компонентов, что затрудняет ремонт. Также инверторы восприимчивы к высоким и низким температурам, высокой влажности, не любят ударов и вообще грубого отношения.
При работе с инверторами используют прямую и обратную полярность. При прямой полярности держатель электрода запитан на минус, а плюс – на массе, соответственно, при обратной полярности запитка происходит наоборот. При сварке, когда электрод находится на «плюсе» выделяется больше тепла. Из этого можно вывести следующую рекомендацию: при работе с толстым металлом, для его лучшего прогрева, необходимо использовать обратную полярность, а с тонким – прямую.
Одна из основных характеристик данного вида инструментов – мощность сварочного аппарата. Хорошие аппараты с высокой производительностью могут потреблять около 20 кВт, что намного больше, чем позволяет использовать стандартная внутридомовая сеть. Поэтому мощность обычных недорогих сварочных аппаратов обычно не превышает 4,5 кВт. Самые мощные, промышленные сварочные аппараты потребляют до 100 кВт, однако и вес у них соответствующий – около 300 кг.
Некоторые производители указывают не потребляемую мощность, а мощность сварочной дуги. Последняя отличается от первой в меньшую сторону, т. к. не учитывает КПД сварочного аппарата (для большинства устройств это 60-85 %).
Тип сварки
Ручная сварка (MMA) – ручная дуговая сварка. Данный тип является самым распространенным в быту и, при определенном опыте, может решить львиную долю всех потребностей домашнего мастера. К тому же, MMA является наименее затратным в плане закупки оборудования и расходников, в качестве которых выступают специальные электроды.
Электрод представляет собой металлический стержень (сердечник) с особым покрытием, называемым обмазкой. В процессе сварки сердечник плавится, создавая новую молекулярную структуру между соединяемыми заготовками и составляет физическую основу шва, а обмазка испаряется, образуя в месте сварки защитный шлаковый слой и инертную атмосферу, не вступающую в окислительные реакции с металлом.
Состав используемых сердечников должен быть схож со свариваемыми металлами, поэтому производят электроды для углеродистой, легированной, высоколегированной, нержавеющей и жаростойкой стали, алюминия, чугуна и т.д. Толщину сердечника необходимо подбирать в соответствии с толщиной металлической заготовки и возможностей сварочного аппарата. В зависимости от модели, этот параметр может начинаться от 2,5 достигать 12 мм.
Полуавтоматические сварки MIG/MAG
Для получения более надежных и качественных швов, любая сварка предполагает защиту непосредственного места контакта электрода и свариваемых поверхностей от окисления атмосферным кислородом. Так, например, MIG (Metal Inert Gas) – сварка в атмосфере инертного газа (обычно аргона или гелия), не вступающего в химическую реакцию с металлом. В процессе работы инертный газ подается к месту сварки, вытесняя окружающий воздух, тем самым образуя защитную среду Этим способом производят сварку стали различных марок, алюминия, магния, титана и сплавов никеля. Для MAG (Metal Active Gas) используются гораздо более дешевые азот и углекислый газ, а также смеси различных газов. Однако использование неинертных газов несет с собой ряд ограничений. С MAG возможно работать только с легированными и низколегированными видами стали.
В целом, MAG и MIG аппараты являются наиболее производительными, поскольку в качестве электрода у них используется специальная посадочная проволока (алюминиевая, стальная, омедненная и порошковая), подающаяся автоматически. Важно знать диаметр этой проволоки, поскольку полуавтоматические сварочные аппараты, могут работать только в определенном диапазоне диаметров. В большинстве случаев этот показатель лежит в пределах от 0,6 до 1,6 мм.
Порошковая проволока (флюсовая, или самозащитная) – интересный вариант для полуавтоматической сварки. Такая проволока имеет в своем составе специальные компоненты, защищающие место сварочного шва без применения специальных газов. Это удобно, поскольку избавляет от нужды транспортировки громоздких баллонов. Пожалуй, её единственными недостатками на данный момент являются её достаточно высокая стоимость и относительная хрупкость.
Сварка TIG применяется для сварки никеля, алюминия и магния (что особо ценится), стали, бронзы, и других неферромагнитных металлов. Этот метод сварки схож с газовой сваркой, из-за чего требует достаточно большого опыта. Рабочая дуга при нем образуется между неплавящимся вольфрамовым (или вольфрамовым с примесями) электродом и заготовками, расплавляя специальный присадочный пруток, который и ложится в основу шва. Сварка происходит в защитной аргоновой атмосфере, поэтому также требует дополнительных затрат на покупку инертного газа. Однако TIG имеет серьезные положительные стороны: минимальная деформация заготовок в месте сварки, получившийся шов практически не требует дополнительной обработки, большой спектр материалов, с которыми возможна работа.
Величина сварочного тока напрямую зависит от толщины металла, поэтому, чем больший максимальный сварочный ток может выдать аппарат, тем более толстые детали возможно соединить с их помощью и тем выше его производительность.
Для правильного подбора сварочного тока можно пользоваться следующим обобщенным правилом, зависящим от толщины свариваемого металла: на каждый миллиметр металла в среднем необходимо 25 ампер тока. Т.е. при сварке двухмиллиметрового металла необходимо около 50 ампер тока, для 3 мм – 75, 4 мм – 100 и т.д. Однако здесь следует заметить, что лучше избегать работу с токами, превышающими более 70-80 % от максимального сварочного тока, на который рассчитан ваш аппарат. Приведем еще один пример: для металла, толщиной 3 мм сварочный ток составит около 75 ампер, а максимальный сварочный ток аппарата, таким образом, не должен быть ниже 110 ампер.
Сварочный ток для MMA в разных моделях составляет от 80 до 1600 ампер, для MIG/MAG – от 90 до 630, для TIG – от 80 до 800 ампер.
Тип сварочного тока
Основные типы сварочного тока - это постоянный и переменный. Также принято выделять ток высокой частоты (ТВЧ). Сварку постоянным током принято считать эталонной по качеству шва и предсказуемости результата.
При работе с электродами, обратите внимание на тип сварочного тока. Для основного и целлюлозного покрытия электрода необходим исключительно постоянный ток, тогда как рутиловое или «кислое» покрытие используется со всеми видами тока.
Электродуговая сварка давно вошла в повседневную жизнь многих мастеров, в чьи задачи входит сборка и ремонт различных металлических конструкций, их монтажа и ввода в эксплуатацию. Современный рынок предоставляет широчайший ассортимент различных сварочных аппаратов и, что немаловажно, специализированной оснастки, которые, при правильном подборе способны реализовать самые сложные задачи. В нашей статье мы постарались отразить лишь основные параметры, которые необходимо учитывать при выборе сварочных аппаратов. Однако помните, что нет предела совершенству и это лишь маленькая часть той информации, которую необходимо усвоить для того, чтобы стать настоящим джедаем сварки.
