Главная Бизнес блоги Современные сварочные аппараты - обзор. Технология сваривания чугуна

Современные сварочные аппараты - обзор. Технология сваривания чугуна

И стория неразъемного соединения металлов путём их нагревания и динамического воздействия друг на друга, начинается с бронзового века. Такой процесс сейчас мы называем сваркой, которая стала обретать современные черты в конце XVIII века благодаря итальянцу А. Вольту, впервые получившему вольтов столб. Впоследствии он был усовершенствован русским физиком В.В.Петровым в электрическую дугу. Но только 80 лет спустя Н. Н. Бенардосу удалось воплотить их достижения в дуговую сварку угольным электродом. С этого момента начинается неразрывная череда изобретений новых методов.

В наше время сварку классифицируют по категориям: термическая (сварочная дуга, электродуговая, газопламенная, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная), термомеханическая (точечная, стыковая, рельефная, диффузионная, кузнечная, сварка высокочастотными токами, трением) и механическая (сварка взрывом и ультразвуком).

Качество швов при гибридной лазерной сварке конструкционных сталей объемных сотовых панелей в СО2 с параллельным использованием плавящего электрода несоизмеримо выше, чем в традиционных технологиях; существенной является и скорость сварки - 40...450 м/ч при управляемом лазерном излучении от 1,5 до 4,0 квт. Безусловным преимуществом данного метода можно считать режим высокоскоростной сварки тонких листов стали, что представляет интерес для автомобильной промышленности .

Для высокопроизводительной сварки крупногабаритных конструкций из толстолистовой (d> 30мм) закаливающейся стали 30ХГСА был разработан метод двухдуговой сварки , который основан на совместном использовании двух высоколегированных сварочных проволок различного состава диаметром 5 мм. Сварка производится под керамическим флюсом марки АНК-51А. Как показали результаты испытаний, этот метод резко улучшает качество сварного соединения.

Еще одним стимулом разработки и внедрения новых методов сварки является сварочное соединение композиционных материалов , основанием которых служит металлическая матрица с волокнистым или дисперсным упрочнением. Но особую сложность представляет собой сварочное соединение последних со сталью или титаном. В этом плане интересен метод сварки-пайки , при котором на поверхность деталей наносят промежуточный сплав, а сварка производится сжатием под напряжением на точечных, рельефных или конденсаторных машинах. Для сварки тонколистовых композитов на алюминиевой подошве с волокнистым упрочнением или дисперсно-упрочненных частиц SiC, Аl2O3 и С используют аргоно-дуговую сварку с промежуточными вставками .

Прочность сварочных нахлесточных швов составляет 70% от прочности композита, но учитывая высокую прочность самого композита (до 1500 МПа) в сравнении с высокопрочными алюминиевыми сплавами (>700 МПа), следует отметить, что метод сварки-пайки позволяет создавать надежные и, что важно, легкие конструкции. Это делает его незаменимым в авиационной и аэрокосмической промышленности.

Достаточно сложным материалом для качественной и герметичной сварки является конструкционный чугун. Современные технологии его сварки базируются на применении специальной тонкой проволоки марки ПАHЧ-11из сплава на никелевой основе , главным достижением которых является низкое тепловыделение. Особенно это актуально для тонкостенных деталей, учитывая хрупкость чугуна, как материала. Поскольку сварочный шов, получаемый при этой технологии, представляет собой высокопластичный железоникелевый сплав, то разрушение конструкции, как правило, происходит по чугуну, а не по шву, что характерно для традиционной дуговой сварки. Подобный метод позволяет изготавливать чугунные конструкции ответственного назначения.

Другим металлом представляющим сложность при сварочных работах, безусловно, является титан, его альфа и альфа+бета сплавы. Очевидным прорывом в этой области стала разработка метода магнитоуправляемой электрошлаковой сварки (МЭС), позволяющего соединять крупногабаритные детали при изготовлении центропланов самолетов, кареток крыла, траверс шасси, шпангоутов и силовых переборок морских судов. Такая сварка осуществляется в шлаковых и металлических ваннах током до 12000А и напряжением на электродах до 36 В и обеспечивает высокое качество швов при толщине свариваемых кромок 30-600 мм, благодаря очистке метала шва от примесей и газовых пор. Это позволяет использовать технику, изготовленную с помощью метода МЭС, в условиях гигантских динамических и статических нагрузок.

Большое будущее инженеры сулят программированию сварки и, прежде всего, тепловложению. Этот метод базируется на электроннолучевом принципе, успешно применяется для соединения высокопрочных алюминиевых сплавов . Программирование тепловложения производится в контуре разверстки пучка, что позволяет контролировать и управлять проплавление, форму, исключить образование трещин и пор в металле шва. Очевидным преимуществом является гарантированный шов при соединении алюминиевых сплавов в ответственных высоконагруженных машинах и узлах, что особенно важно в самолётостроении.

К новым технологиям, которые являются предметом настоящего обзора сайт, следует отнести инновационный метод орбитальной аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом (ОАСВЭ) сложных деталей, к примеру, неповоротных стыков труб диаметром от 20 до 1440 мм. Активирующий флюс наносится 1 г/м шва, что способствует решению ряда важных технологических задач: во-первых, сварка ведётся пониженным током, позволяющим уменьшить объем и вес сварочной ванны; во-вторых, качественный шов в любом пространственном положении обеспечивается регулированием давления дуги на жидкий металл; в-третьих, сварка может быть автоматизирована без разделки кромки. Этот метод (ОАСВЭ) эффективен для стыков труб с толщиной до 6мм, свыше - его использует в комбинации с другими методами и только для формирования корневого шва.

Интересным представляются щадящие технологии сварки в смесях защитных газов Ar+CO2 и Ar+O2+CO2. Шов получается более качественным в сравнении со сваркой в СО2, расход проволоки на 20 % экономичнее стандартных схем, переход к свариваемым деталям становится плавным, при этом резко снижается набрызгивание электродного металла.

Среди новых методов, получивших широкое практическое распространение, является метод двухкомпонентной сварки для бесстыкового железнодорожного пути, основанный на литьевом способе сварки, что позволяет решать достаточно противоречивые задачи, т.е. обеспечить заданную пластичность металла шва при необходимой износостойкости.

Подобная технология сложна, поскольку требует использования расплавленной стали, которая заливается в зазор рельсового стыка. Для обеспечения высокой вязкости используется низколегированная плавка, а вот для придания требуемой износостойкости применяют специальные керамические накладки, отделяющие легирующие добавки от основного металла. После заполнения стыка расплавленной сталью, керамические накладки разрушаются, и легирующие добавки расплавляются в верхней части стыка, придавая головке шва повышенную износостойкость.

Идея обуздать «короткое замыкание» и запрячь его для сварки не нова, однако только специалистам компанией «Линкольн Электрик» удалось ее реализовать на практике. Этот метод сварки корней шва получил название «Перенос силами Поверхностного Натяжения» (STT) и базируется на высокоскоростных инверторных источников тока и микропроцессорах. В процессе сварки переменным, но управляемым является и ток, и напряжение, что существенно расширяет возможности данного метода.

Современная наука является многогранной, позволяет использовать преимущества нанотехнологий, поэтому будущее сварки видится в совершенствовании схем компьютерного управления и внедрении новых сварочных материалов.

Благодаря сварочным аппаратам сварщики существенно облегчили труд, это связанно в основном с современными инверторами. Такое современное устройство сделало большой скачок в работе с электросваркой металлов.

Из всех электроинструментов самым популярным и часто используемым является сварочный аппарат. Инвертор сегодня работает во многих отраслях, применим как для сварки оконных решеток, сооружения мангалов, так и починки труб водопровода, установки забора на даче и других. С таким сварочным аппаратом можно не просто соединять металл, но и быстро разрезать его, он востребован там, где болгарка не подойдет для резки. Современный инвертор важен для разборки фундамента, старых зданий, а также удаления железа, отогревания резьбовых соединений.

Достоинства:

Конструкция легкая;
Удобнее, чем другие модели;
Малые размеры;
Обучиться работе проще, чем с другими аппаратами;
Соответствует стандартам EN 61000-3-12 Европы, который важен для сварки;
Можно спокойно работать от стандартной розетки, и проводка в доме не сгорит точно;
Сварка будет красивой.

Инверторы стоят чуть дороже обычных сварочных аппаратов, тем не менее, они стали самыми актуальными в мире и подходят для разных работ. Функционирует такое устройство на высоких частотах, обладает электронной сложной начинкой, благодаря которой лучше контролируется сварка. Может работать с металлами самой разной толщины, так как обладает регулировкой тока, дуга будет гореть стабильнее, чем у остальных типов сварки, а амплитуда импульсов — регулярная.

Как выбирать инвертор

Современные инверторы лучше покупать только наши или европейские, так как большая часть китайских изделий слабого качества. Требуется учитывать страну изготовителя, так как будут поломки, а запчастей для азиатского оборудования в настоящее время нет или же достать их затруднительно. Еще обязательно знайте, на что обратить внимание, главное — это показатель температуры при работе, который должен быть указан в характеристиках инвертора. Аппарат лучше не использовать там, где много пыли, пыль легко попадает в изделие через вентилятор для охлаждения.

Самые важные характеристики при выборе аппарата

1. Общая продолжительность работы при макс. токе, это способность работать как можно дольше при максимальных рабочих значениях;

Рабочее напряжение холостого хода, чем оно больше, тем сварочная дуга формируется быстрее, обычно оно равно 40-80 В;
Форсаж дуги, такая функция будет автоматически регулировать токи, увеличивая их, когда это требуется;
Антиприлипание, служит для распознавания момента залипания рабочего электрода к металлу;
Горячий старт, такая функция требуется при работе с электродами ужасного качества изготовления и сваривании ржавого металла;
Еще большое значение имеет показатель цены, размеры изделия;
До самой закупки узнайте отзывы в сети, уточните качество изготовления и моменты выхода инвертора из строя.

До закупки сварочного инвертора следует уточнить, требуется ли он для дома или же для строительства и крупных работ. Сразу же узнайте, какая модель будет лучшей, чтобы агрегат функционировал как можно дольше и не стоил дорого. Современные аппараты для сварки можно разделить четко на три группы, они могут быть бытовыми, специальными или промышленными, у каждой группы есть свои особенности. Инвертор является сегодня самым модным аппаратом для сварки, хотя цена его не такая уж и малая. Чтобы купить лучшие модели учитывайте, какой фирмы изделие более качественное, а не только ее стоимость.

Сварочные инверторы, рейтинг 2019 года

Лучшие самые доступные инверторы

Интерскол ИСА-160/7,1

Интерскол ИСА-160/7,1 является сварочным инвертором из числа доступных, идеально подходит для сварки. Изделие имеет такое важное достоинство, как работа с быстропеременчивым током, даже при сетевых больших просадках до 150 В здесь удерживается дуга в электроде. Работает замечательно, он мобильный и удобный, а в комплекте есть специальный ремень, так что изделие можно легко переносить на себе. Даже если температура воздуха будет большой, этот аппарат не станет сильно разогреваться, так что сможет долго работать без перерыва, что требуется часто. Для работы может понадобиться докупить специальные крепления для кабеля, провод для инвертора.

Характеристики:

Видео-обзор характеристик:

Достоинства:

Недостатки:

Кнопка для работы аппарата расположена неудобно;
Анти-стек ужасный;
Антизалип у электрода слабый;
Клеммы;
Конструкция маленькая, хотя это не минус;
Серьёзных минусов не замечено в сети.

Итог: Инверторный аппарат служит для работы в режиме MMA с током DC при использовании штучных стандартных электродов. Средняя цена для Интернет равна от 5223 рублей, хотя в магазинах городов стоимость достигает до 7000, изделия Интерскол будут самыми недорогими качественными моделями.

Ресанта САИ-220

Ресанта САИ-220 является оборудованием Латвийской компании, собираемым в Китае. Сварочный инвертор имеет показатель продолжительности 70%, то есть работает до 7 минут, когда нагрузки будут максимальными. Это отличный рабочий показатель, так как другие изделия смогут работать до 6 минут. Масса у этого устройства равна всего 5 кг, что меньше чем у других конструкций, эксплуатируется легко, нет проблем с закупкой запчастей, когда будут поломки у изделия. Такой инвертор лучший по показателям качества и цены, сегодня Ресанта стала модной в странах СНГ, изделие можно легко купить по малой цене, эта популярная модель одна из лучших.

Характеристики:

О том, как использовать аппарат — в видео:

Достоинства:

Малая масса;
Габариты минимальные;
Шов качественный;
Дуга ловится сразу;
Работает изделия без перерыва длительно;
Электрод поджигается отлично;
Цена разумная;
Работает с электродами 1-5 мм;
Ровные швы;
Класс защиты корпуса IP21.

Недостатки:

Мощность и ампераж завышены;
Силовой провод слабый;
Крепление у ремешка ужасное;
Крутилка регулятора;
Кейс для работы отсутствует;
Регулировка силы тока слишком легко сбивается.

Итог: Инвертор обладает всеми требуемыми функциями, масса малая и проблем с работой устройства не будет, цена разумная, а качество отличное. Стоимость у этой популярной модели равна 5600 рублей, тогда как в городском магазине цена составляет до 6500 рублей.

Инвертор FUBAG IR 200 обеспечивает сварку при рабочем напряжении на выходе 150 В, это является замечательным достоинством. Такое качество требуется для работы в усложненных условиях, где есть трудности с электричеством, нет стабильности тока. Для этого устройства используется стандартный электрод с диаметром 1-5 мм. Розжиг — отличный, для работы достаточно легкого касания сварки к металлу, а дуга идет ровная, стабильная. Изделие компактное и имеет малый вес, минус состоит только в коротком кабеле идущим в комплектации, кроме этого вентилятор тут установлен слишком шумный. Требуется регулярно очищать аппарат от пыли, а это делать лучше стабильно, часто.

Характеристики:

Работа при номинальном сварочном токе;
Ток сварки 5-200 А;
Рабочее выходное напряжение 150-240 В;
Длительность работы при макс. токе 40% и более;
Есть все дополнительные функции;
Форсаж и антиприлипание;
Сеть 220 В;
Ток в рабочем режиме 5-200 А;
ММА ток при ПВ 74 А;
Масса 4.68 кг.

Видео-обзор сварочного аппарата:

Достоинства:

КПД — 85%;
Горение стабильное;
Сварочное напряжение не скачет;
Электронный занос металла мелкокапельный;
Шов мелкочешуйчатый, точный;
Система охлаждения;
Индикаторы расположены удобно;
Масса малая;
Стоимость разумная.

Недостатки:

Рабочее ПВ малое и достигает 40% при максиме токе;
Ток рабочий быстро снижается при падении в сети;
Кабель заземления слишком короткий;
Минусов в сети обнаружено мало.

Итог: Инвертор имеет все требуемые функции, отлично обеспечивает сварку, с изделием можно работать смело даже при малом опыте. Цена средняя равна 12000 рублей, качество устройства идеальное поэтому относится к числу недорогих и лучших.

Лучшие дорогие модели

EWM PICO 162 является сварочным дорогим инвертором, рабочие токи здесь малые, а провода 30 м и больше не станут причиной образования трудностей в работе. Если другие модели будут самостоятельно переставать сваривать из-за просадки напряжения, то этот аппарат варит даже в этом случае с очень высоким качеством швов.

Работает устройство отлично, этот аппарат является однофазным профессиональным, он доступен для эксплуатации даже тем, кто не знает о MMA и TIG. Инвертор служит для сварки посредством стабильного тока и обладает корректировкой работы, является переносным и можно доставить на плече с ремнем. Ручная сварка идет стержневыми специальными электродами, а также осуществляется TIG Liftarc, здесь работает защита, так что случайные перепады силы тока не приведут к трудностям.

Характеристики:

Достоинства:

Тип сварки: MMA и TIG;
Токи сварочные 10-160 А;
Длительность при максимальных токах равна 35%;
Сварочный максимальный 100 А;
Рабочий ток входной 138-265 В;
Одна фаза питания из сети;
Ремонтопригодность.

Недостатки:

Цена большая;
Если у изделия будут поломки, то долго придется ждать запчастей;
Клеммы здесь слабоватые;
Минусов было замечено мало.

Итог: Идеальный инвертор, дуга- плавная, а ток — четкий, швы сварочные будут ровными и качественными, минусов практически нет кроме цены. Стоимость средняя изделия — от 39000 рублей.

Fubag INMIG 200 PLUS

Fubag INMIG 200 PLUS является универсальным изделием для сваривания, реализует возможности дуговой ручной, аргоновой и полуавтоматической сварки. Работает устройство даже при разных значениях тока, макс. ток составляет 200 А, а минимальный порог зависит уже от типа сварки. Есть много технических тривиальностей, а также ряд дополнительных функций, отличается качеством.

Изготавливается инвертор германской фирмой и воплотил в себе мировые достижения, учтены сложности в этой области. Диапазоны рабочих токов здесь большие 86-256 В, модель легкая в эксплуатации и имеет идеальные характеристики. Главные достоинства состоят в уникальном качестве изготовления и безопасности, работа с инвертором будет приятной, комфортной.

Характеристики:

Тип изделия: инвертор;
Размеры минимальные;
Масса 6,4 кг;
Изоляция высокого класса;
Уровень защиты большой;
Есть горячий старт, форсаж дуги и антиприлипание;
Ток сварочный 5-200 А;
Входные токи 150-240 В;
Диапазон температур большой.

Подробнее об аппарате — в видео:

Достоинства:

Недостатки:

Изделие не запоминает настройки работника;
Трудности с подачей проволоки в холостом режиме;
Цена не малая;
Индикация;
Модель одна из лучших, так что минусов в сети было мало точно.

Итог: Fubag inmig 200 работает идеально, а качество сборки — отличное, традиционное для Германии, является воплощением достижений этого столетия. Средняя цена инвертора равна сегодня 33000 рублей в сети Интернет.

AuroraPRO SPEEDWAY 175

SPEEDWAY 175 является флагманом среди линейки инверторов лучших полуавтоматов от компании AuroraPRO, это универсальное изделие для сварки в среде газа MIG-MAG со специальной проволокой, используется для ручной сварки и аргонодуговой. Такой современный специальный полуавтомат обладает синергетическим управлением, рабочие параметры можно легко регулировать одной рукояткой.

Заводское управление устройства корректируется ручным способом, изделие будет незаменимым в работе профессионалов, когда требуется делать специфические сложные задачи. Изделие используется как в быту, так и в производстве, незаменимое для автосервиса. Дает отличные результаты при сварке металлов, в полуавтоматическом режиме осваивает заготовки толщиной 8-10 мм и более.

Характеристики:

Тип изделия: инвертор;
Сеть 220 В;
Частота 50-60 Гц;
Универсальное использование MMA, MIG-MAG, TIG DC;
Мощность 6.9 кВт;
Холостой ход 56 В;
Ток сварочный 50-175 А;
Двух- четырехтактный режим управления;
Функция VR;
Стабильность горения дуги;
Цифровой яркий дисплей.

Достоинства:

Синергетическое управление;
Ручная коррекция;
Качественная уникальная сварка металла;
Легкая смена полярности для работы;
Силовой блок на базе IGBT;
Диагностика легкая и простая, работает при использовании светодиодов;
Автоматическая защита;
Богатая комплектация;
Эргономичный красивый дизайн;
Много новых дополнительных функций.

Подробнее о достоинствах прибора — в видео:

Недостатки:

Аргонодуговая сварка осваивается с трудом;
Цена;
Минусов в сети мало, есть только хорошие отзывы.

Итог: Изделие компании Aurora является одним из лучших современных инверторов, имеет ряд способов сварки, эргономика конструкции отличная, а качество изготовления идеальное. Средняя цена составляет 34000 рублей.

Сварог PRO ARC 160 (Z211S)

Современное изделие Сварог PRO ARC 160 Z211S является новейшим изделием, где использовались высокие технологии, разработанные еще в 2014 году. Компания, создавшая Сварог известна в стране, их оборудование стало сегодня очень модным. Такая конструкция обладает многими достоинствами, как легкость регулировки тока, а благодаря диапазону уже можно работать с электродами до 3 мм для сварки металла толщиной 5 мм. Дизайн эргономичный, модель легкая и имеет цифровой дисплей, есть пластиковая ручка для доставки изделия. Конструкция Сварог практична в эксплуатации, имеет функциональные обширные возможности, изделие надежное и рассчитано на большой диапазон, есть много дополнительных функций.

Характеристики:

Обзор инверторов серии PRO:

Достоинства:

Недостатки:

Гарантия здесь есть, только условия ее слишком особенные;
Кейс отсутствует;
Без ремня для доставки;
Удлинитель требуется часто;
Модель одна из лучших, так что минусов в сети мало.

Итог: Устройство отлично варит, шов получается ровным, а работа идет без брызг, инвертор достаточно легкий и компактный, сборка — идеальная. Средняя цена равна 11170 рублей.

Инвертор ручной дуговой сварки

Сварочный инвертор имеет максимальные рабочие токи 200 А, что дает способность варить и резать металл всеми электродами до 5 мм ровно. Изделие отличается большим диапазоном работы, а действие его сохраняется даже если ток упадет до 150 В, что имеет значение в сваривании. Есть такая рабочая важная функция, как антизалипание, а также форсаж и горячий старт, с этой конструкцией сможет работать сварщик даже с малым опытом.

Единственный минус — это сварка при максимальном токе, когда каждые 4 минуты требуется 6 мин. для охлаждения. Инвертор идеально сможет подойти как для профессиональной работы, так и для сварки в быту. Для этой серии установлены уникальные транзисторы, а модуль подходит для сложной сварки.

Характеристики:

Тип устройства: сварочный инвертор;
Сварка дуговая ручная;
Сварочные токи 5-200 А;
Токи входные 150-240 В;
Одна фаза;
Холостой ход 65 В;
Работа 20.8-28 В;
Мощность 8.8 кВА;
Длительность работы при макс. токе составляет 40%;
Электрод с диаметром 1.6-5 мм;
КПД 85%;
Изоляция отличная.

Достоинства:

Комплектация;
Легкий;
Известный бренд;
Есть все требуемые функции;
Работает без трудностей;
Есть защита от запыления и конденсата;
Работает отлично даже с малым током;
С этим устройством сможет работать даже малоопытный сварщик;
Сваривает старыми электродами УОНИ;
Антиприлипание.

Недостатки:

Установлен ремень, а не ручка, хотя он тоже удобный;
Требуется регулярно чистить.

Итог: Сварочный инвертор идеального качества, для улучшения работы здесь есть все современные функции, такие как антизалипание и другие. Средняя цена равна 5130 рублей.

Ресанта САИ-220А

Инверторы с маркой Ресанта стали сегодня актуальными, так как это изделие отличается качеством и ценой. Эта модель одна из лучших и отличается высоким макс. током 220 А. Благодаря своим уникальным показателям может сваривать с электродами до 5 мм, варит массивные конструкции, легко режет. Такой агрегат обеспечивает большие токи и долго работает, так как коэффициент ПВ 70%, что важно для работы. У этой конструкции были предусмотрены все специальные функции, то есть антиприлипание, форсаж, горячий старт.

Имеется тут и один минус — сварщику с малым опытом будет работать трудно, в отличие от других сварочных конструкций. Изделие имеет диапазон рабочих токов до 260 В, инвертор требует бережного хранения, технические общие характеристики здесь идеальные. Компания является одним из лучших современных производителей в мире, оборудование которого стоит относительно дешево.

Характеристики:

Сварочный инвертор;
Сварка дуговая ручная;
Ток 10-220 А;
Одна фаза;
Холостой ход;
Длительность работы при макс. токах 70% ровно;
Электроды до 5 мм;
Старт горячий и антиприлипание;
Комплектация отличная;
Минимальный размер.

Достоинства:

Можно использовать при больших токах сварки;
Работоспособность будет отличной даже при сильных и частых падениях тока;
Цена доступная;
Мощность большая;
Легкая модель;
Достойная сварка;
Соотношение цены и качества;
Корпус изготовлен не из пластика, так что служит очень долго;
Автомат входной;
Специальные рабочие кабеля.

Недостатки:

У регулятора тока крутилка слабая;
Кейс отсутствует;
Шкала у рукоятки регулировки тока ужасная;
Материал изготовления сварочного вентилятора слабый;
Конструкция провода массы неудачная здесь;
Минусы есть, хотя для этой цены изделие отличное.

Итог: Качество изготовления отличное, а цена доступная, может легко варить большие конструкции, режет металл идеально. Средняя цена равна 5759 рублей, качество работы у этого инвертора отличное, замечаний мало.

Инверторы, их достоинства и минусы

Сварочный инвертор является удобным и компактным специальным инструментом для сваривания металлов. Современное оборудование может использоваться как квалифицированными специалистами с большим опытом, так и с малым. Профессионалы скажут, что лучший агрегат тот, который действует с постоянным током, работает с электродами разных типов и где есть требуемые функции, такие как горячий старт, антизалипание. Кроме этого устройство имеет такой важный элемент, как большая устойчивость при падении тока. Если работника интересует вопрос качества, а также сколько стоит модель, то ему лучше учитывать рейтинг этой статьи.

Главные характеристики:

Мощность. Такая характеристика указывается в документе к конструкции, это сварочный ток при котором инвертор работает без перерыва и перегрева, когда покупаете конструкции для сварки сделайте запас токов 50% ровно.
Длительность рабочих общих нагрузок. Является характеристикой работы изделия в поворотном кратковременном режиме.
Диапазон тока для питания. Если сваривание идет за городом, то сетевой ток может иметь сильные отклонения от требуемого значения, лучше использовать агрегат при учете скачка 10-20% в среднем.
Дополнительные качества. Для удобства требуется ARC FORCE, HOT START и ANTI STICK.

Сегодня инверторы заняли лучшие позиции лидеров среди оборудования для сварки, что связано с их достоинствами, изделия удобные в транспортировке и эффективные при эксплуатации. Среди технических главных достоинств важны такие характеристики, как малый вес оборудования, экономные показатели используемой электроэнергии, которые лучше, чем у трансформаторной обычной сварки.

Одно из важнейших ремесел для человека. С помощью сварочных технологий нам удается создавать по-настоящему удивительные вещи: от простейших бытовых приборов до космических ракет. В этой статье мы расскажем, как происходит сварка, какие существуют виды сварки и их краткая характеристика.

Что такое сварка? Каковы основы сварки? Эти вопросы задаю многие начинающие умельцы. По сути своей, сварка - это процесс соединения разных металлов. Соединение (его также называют ) формируется на межатомном уровне с помощью нагрева или механической деформации.

Теория сварки металлов очень обширна и невозможно в рамках одной статьи описать все нюансы. Также как невозможно описать все способы сварки металлов, поскольку на данный момент способов около сотни. Но мы постараемся кратко классифицировать методы сварки, чтобы новички не запутались.

Итак, на данный момент возможна термическая, термомеханическая и полностью механическая сварка деталей из металла или других материалов (например, или стекла). При выборе способа сварки учитывается каждый нюанс: толщина деталей, их состав, условия работы и прочее. От этого зависит технология сварки металла.

Термическая сварка - это процесс соединения деталей только с помощью высоких температур. Металл плавится, образуется надежное . К термическим методам относится, например, и (о них мы поговорим позже).

Термомеханическая сварка - это процесс соединения деталей с помощью высоких температур и механического воздействия, например, давления. К такому типу принадлежит . Деталь нагревается не так сильно, как в случае обычной термической сварки, а для формирования шва используется механическая нагрузка, а не плавление металла как такового.

Механическая сварка - процесс соединения деталей без применения высоких температур и вообще тепловой энергии. Здесь ключевой элемент - механическое воздействие. К такому типу относится , ультразвуковая сварка или соединение деталей трением.

Также существует классификация способов сварки по техническим признакам. Используя такую классификацию можно довольно кратко описать все имеющиеся типы сварки. Они делятся на:

Сварку в защитной среде (для защиты может использоваться , инертный газ, активный газ, вакуум, защита может быть комбинированной и состоять из нескольких материалов сразу).
Сварку прерывистую и непрерывную.
Сварку ручную, механизированную, полуавтоматическую, автоматическую, роботизированную.

Если вы ранее не сталкивались со сваркой и все перечисленное выше кажется чем-то запутанным и непонятным, то не беспокойтесь. Далее мы расскажем, какие самые популярные методы сварки используются в домашних и промышленных условиях.

Вам будем дана характеристика основных видов сварки и некоторые особенности, которые нужно учесть. Кстати, многим видам сварки мы посвящали отдельные статьи, которые вы можете прочесть, открыв рубрику « » на нашем сайте.

Ручная дуговая сварка с применением неплавящихся электродов

Способ разных металлов с применением неплавящихся электродов - один из самых популярных методов как среди домашних умельцев, так и среди профессионалов своего дела. Ручная дуговая сварка - это вообще один из древнейших способов сварки. Благодаря большому для дуговой сварки такой метод стал доступен широкому кругу сварщиков.

Электрод - это стержень, выполняющий роль проводника тока. Он может быть изготовлен из различных материалов и иметь специальное покрытие.

Технология дуговой сварки крайне проста: детали подгоняют друг к другу, затем электродом постукивают или чиркают о поверхность металла, зажигая сварочную . В качестве основного оборудования используют сварочные инверторы.

Для сварки инвертором выбирают неплавящиеся электроды, сделанные из , вольфрама или . Во время сварки электрод нагревается до высокой температуры, плавя металл и образуя сварочную ванну, в которой как раз и формируется шов. Такой метод используют для сварки цветных металлов.

Ручная дуговая сварка с применением плавящихся электродов

Виды сварки плавлением металла не заканчиваются на применении неплавящихся стержней. Для работы также можно использовать плавящиеся электроды. Технология сварки металла с использованием плавящихся стержней такая же, что и при работе с неплавящимися материалами.

Отличие лишь в составе самого электрода: плавящиеся стержни обычно изготавливаются из легкоплавких металлов. Такие стержни также пригодны для сварки в домашних условиях. Здесь шов образуется не только за счет расплавленного металла детали, но и за счет расплавленного электрода.

Дуговая сварка с использованием защитного газа

Способ дуговой сварки разных металлов с использованием защитного газа выполняется с помощью плавящихся и неплавящихся электродов. Технология сварки такая же, как и при классической ручной дуговой сварке. Но здесь для дополнительной защиты сварочной ванны в зону сварки подается специальный защитный газ, поставляемый в баллонах.

Дело в том, что сварочная ванна легко подвержена негативному влиянию кислорода и под его воздействием шов может окислиться и получиться некачественным. Газ как раз и помогает избежать этих проблем. При его подаче в сварочную зону образуется плотное газовое облако, не дающее кислороду проникнуть в сварочную ванну.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка с использованием флюса или газа

Автоматическая и с применением флюса или - это уже более продвинутый способ соединения металлов. Здесь часть работ механизирована, например, подача электрода в сварочную зону. Это значит, что сварщик подает стержень не с помощью рук, а с помощью специального механизма.

Автоматическая сварка подразумевает механизированную подачу и дальнейшее движение электрода, а полуавтоматическая подразумевает только механизированную подачу. Дальнейшее движение электрода сварщик осуществляет вручную.

Здесь защита сварочной ванны от кислорода просто обязательна, поэтому используется газ (по аналогии с дуговой сваркой с применением газов) или специальный . Флюс может быть жидким, пастообразным или кристаллическим. С помощью флюса можно значительно улучшить качество шва.

Прочие методы соединения металлов

Помимо традиционных способов сварки в современной промышленности применяются методы, позволяющие соединить уникальные металлы. Зачастую такие металлы обладают ярко выраженными химическими или тугоплавкими свойствами, отчего привычные способы сварки не подходят для их соединения. Конечно, такие металлы не используются в домашней сварке, но они широко применяются для создания ответственных деталей на крупном производстве.

Мы расскажем про виды сварки плавлением, когда суть сварки заключается в подаче большого количества тепла на маленький участок сварки. К таким методам относится лазерная сварка и плазменная сварка.

металлов выполняется с помощью автоматического и полуавтоматического оборудования. Такой процесс сварки может быть полностью роботизирован и не требует присутствия человека. Здесь деталь нагревается, а затем и плавится под воздействием тепла, исходящего от лазерного луча и направленного в определенную точку.

Тепло концентрируется строго в одной точке, позволяя сваривать очень мелкие детали размером менее одного миллиметра. Также с помощью призмы лазер можно расщепить и направиться в разные стороны, чтобы сварить несколько деталей сразу.

Металлов выполняется с применением ионизированного газа, называемого плазмой. Газ струёй подается в сварочную зону, образовывая плазму. Она работает в связке с вольфрамовым электродом и газ нагревается за счет электрической дуги.

Сам ионизированный газ обладает свойством проводника тока, поэтому в случае плазменной сварки именно плазма является ключевым элементом в рабочем процессе. Также плазма активно защищает сварочную ванну от негативного влияния кислорода. Такой метод сварки используется при работе с металлами, толщиной до 9 миллиметров.

Технологический процесс сварки

Мало знать способы сварки, нужно еще понимать, какие необходимы документы на сварку и из каких этапов состоит сварочный процесс. Конечно, это справедливо только в отношении профессиональных сварщиков, выполняющих работу в цеху или на производстве. Вам это не нужно, если вы собираетесь варить забор на даче, но дополнительные знания тоже не помешают.

Итак, вот наше краткое описание технологического процесса сварки:

Разработка чертежа
Составление технологической карты
Подготовка рабочего места сварщика и подготовка металла
Непосредственно сварка
Очистка металла
Контроль качества

Сам по себе техпроцесс - это полное описание этапов сварки. Технический процесс разрабатывается после того, как будут готовы чертежи будущей металлоконструкции. Чертеж делают, опираясь на (ГОСТы, например), при этом во главу ставят качество будущей конструкции и разумную экономию.

Технологический процесс сварки оформляется на специально разработанных для этого бланках. Стандартный бланк для описания техпроцесса называется «технологическая карта». В технологической карте и описываются все этапы производства. Если производство серийное или крупномасштабное, то изложение может быть довольно подробным, с описанием каждого нюанса.

В технологическую карту заносят тип металла, из которого изготовлены детали, способы сварки металлов, используемые для соединения этих деталей, применяемое для этих целей сварочное или иное оборудование, типы присадочных материалов, электродов, газов или флюсов, используемых в работе. Также указывается последовательность формирования швов, их размеры и прочие характеристики.

Также в технологической карте указывают , их диаметр, скорость их подачи, скорость сварки, количество слоев у шва, рекомендуемые (параметр полярности и величины сварочного тока), указывают марку флюса. Перед самой сваркой детали тщательно подготавливают, очищая их от коррозии, загрязнений и масла. Поверхность металла обезжиривают с помощью растворителя. Если у детали есть значительные видимые дефекты (например, трещины), то она не допускается к сварке.

После сварки предстоит контроль сварочных швов. Этой теме мы посвятили , но здесь кратко расскажем об основных методах контроля. Прежде всего, применяется визуальный контроль, когда сварщик может сам определить наличие дефектов у сварочного соединения. Специалистами проводится дополнительный контроль с помощью специальных приборов (это может быть магнитный контроль, радиационный или ультразвуковой).

Конечно, не все дефекты считаются плохими. Для каждых сварочных работ составляется перечень с дефектами, которые допустимы и не сильно повлияют на качество готового изделия. Контролером может быть сварщик или отдельный специалист. Его имя обязательно указывается в документах, он является ответственным лицом на этапе контроля.

Вместо заключения

В этой статье мы рассказали самое основное. Конечно, мы не сможем перечислить и описать все виды сварочных работ в рамках одной этой статьи, но на нашем сайте вы можете найти материалы, где мы рассказываем все о сварке и объясняем основы сварки различных металлов.

Глава 1
Немного истории
1.1. Изобретение электросварки
1.2. Развитие электросварки в 20 веке

Глава 2
Основы дуговой сварки
2.1. Электрическая дуга
Физическая сущность
Вольтамперная характеристика
Ручная сварка на постоянном токе
Полуавтоматическая сварка на постоянном токе
Сварка на переменном токе
2.2. Процесс сварки
Сварка неплавящимся электродом
Сварка плавящимся электродом
Перенос металла
2.3. Основные характеристики источников питания сварочной дуги

Глава 3
Симулятор LTspice IV
3.1. Моделирование работы источника питания
Возможности моделирования
Программы моделирования электронных схем
Возможности программы LTspice IV
3.2. Работа программы LTspice IV
Запуск программы
Рисуем на ПК схему простейшего мультивибратора
Определение числовых параметров и типов компонентов схемы
Моделирование работы мультивибратора
3.3. Моделирование простейшего источника питания
Низковольтный источник постоянного тока
Тестовый узел

Глава 4
Сварочные источники переменного тока
4.1. Особенности терминологии
4.2. Основные требования к сварочному источнику
4.3. Модель электрической дуги переменного тока
4.4. Сварочный источник с балластным реостатом (активным сопротивлением)
4.5. Сварочный источник с линейным дросселем (индуктивным сопротивлением)
4.6. Сварочный трансформатор
4.7. Как рассчитать индуктивность рассеяния?
Индуктивность рассеяния трансформатора с цилиндрическими обмотками
Индуктивность рассеяния трансформатора с разнесенными обмотками
Индуктивность рассеяния трансформатора с дисковыми обмотками
4.8. Требования к сварочному трансформатору
4.9. Классический источник переменного тока
Расчет сварочного трансформатора с развитым магнитным рассеянием

Конструкция сварочного источника переменного тока
4.10. Сварочный источник Буденного
Пути уменьшения величины потребляемого тока
Конструктивно-электрическая схема сварочного источника Буденного
Общие принципы проектирования сварочного источника
Модель сварочного источника Буденного
Преодоление конструктивных ограничений сварочного источника Буденного
Определение габаритной мощности трансформатора
Выбор сердечника
Расчет обмоток
Расчет магнитного шунта
Расчет индуктивности рассеяния
Моделирование результатов расчета
Конструкция сварочного источника с альтернативной конструкцией трансформатора
4.11. Сварочный источник с резонансным конденсатором
Расчет сварочного источника с резонансным конденсатором
Расчет сварочного трансформатора
Проверка размещения обмоток в окне сварочного трансформатора
Расчет индуктивности рассеяния
Моделирование сварочного источника
4.12. Стабилизаторы дуги переменного тока
Особенности сварочной дуги переменного тока
Принцип действия стабилизатора дуги
Первая версия стабилизатора дуги
Детали
Вторая версия стабилизатора дуги
Детали

Глава 5
Сварочный источник для полуавтоматической сварки
5.1. Основы полуавтоматической сварки
5.2. Расчеты элементов схемы
Определение параметров и расчет силового трансформатора источника
Процедура настройки модели
Расчет омического сопротивления обмоток
Расчет индуктивности и сопротивления обмоток трансформатора
Расчет габаритных размеров трансформатора
Завершение расчета трансформатора
Расчет дросселя источника подпиточного тока
5.3. Описание конструкции простого источника для полуавтоматической сварки
Схема простого источника для полуавтоматической сварки
Детали для сварочного полуавтомата
Конструкция и изготовление сварочного трансформатора
Конструкция дросселя
Подключение источника

Глава 6
Сварочный источник для полуавтоматической сварки с тиристорным регулятором
6.1. Регулировка сварочного тока
6.2. Обеспечение непрерывности сварочного тока
6.3. Расчет сварочного трансформатора
6.4. Блок управления
6.5. Описание конструкции сварочного источника с тиристорным регулятором
Принципиальная электрическая схема
Детали
Конструкция сварочного трансформатора
Конструкция дросселя
Подключение источника

Глава 7
Электронный регулятор сварочного тока
7.1. Многопостовая сварка
Многопостовая сварка с подключением
через индивидуальный балластный реостат
Электронный аналог балластного реостата ЭРСТ
7.2. Расчет основных узлов ЭРСТ
7.3. Описание ЭРСТ
Основные варианты защиты
Назначение основных узлов ЭРСТ
Принцип действия
Принцип работы и настройка блока А1
Детали
Принцип работы и настройка блока А2
Принцип действия стабилизатора
Детали
Настройка
Формирование внешних характеристик ЭРСТ
Принцип работы блока управления ЭРСТ
Принцип работы блока драйвера ключевого транзистора
Завершающая настройка ЭРСТ

Глава 8
Инверторный сварочный источник
8.1. Немного истории
8.2. Общее описание источника
8.3. Рекомендации для самостоятельного изготовления ИСИ
8.4. Расчет трансформатора прямоходового преобразователя
8.5. Изготовление трансформатора
8.6. Расчет мощности потерь на транзисторах преобразователя
8.7. Расчет дросселя фильтра сварочного тока
8.8. Моделирование работы преобразователя
8.9. Расчет трансформатора тока
8.10. Расчет трансформатора гальванической развязки
8.11. ШИМ-контроллер TDA4718A
8.12. Принципиальная схема блока управления инверторного сварочного источника «RytmArc»
8.13. Формирование нагрузочной характеристики источника
8.14. Методика настройки БУ
8.15. Выносной пульт управления (модулятор)
8.16. Использование альтернативного ШИМ-контроллера
8.17. Трансформаторный драйвер
8.18. Демпфирующая цепь, не рассеивающая энергию

Глава 9
Инверторный сварочный источник COLT-1300
9.1. Общее описание
О чем эта глава
Назначение
Основные характеристики
9.2. Силовая часть
Данные моточных узлов
9.3. Блок управления
Функциональная схема
Принцип действия
Принципиальная схема
Реализация функции Anty-Stick
Реализация функции Arc Force
9.4. Настройка

Глава 10
Полезная информация
10.1. Как испытать неизвестное железо?
10.2. Как рассчитать трансформатор?
10.3. Как рассчитать дроссель с сердечником?
Особенности расчета
Пример расчета дросселя № 1
Пример расчета дросселя № 2
Пример расчета дросселя № 3
10.4. Расчет дросселей с порошковым сердечником
Преимущества порошковых сердечников
Адрес программы Inductor Design Software и ее установка
Функции автоматического расчета программы Inductor Design Software
Дополнительные функции программы Inductor Design Software
Панель меню программы Inductor Design Software
Пример расчета дросселя в программе Inductor Design Software
Программа Magnetics Inductor Design Using Powder Cores
Пример расчета дросселя в программе Magnetics Inductor Design Using Powder Cores
10.5. Как рассчитать радиатор?
10.6. Гистерезисная модель нелинейной индуктивности симулятора LTspice
Краткое описание гистерезисной модели нелинейной индуктивности
Подбор параметров гистерезисной модели нелинейной индуктивности
10.7. Моделирование сложных электромагнитных компонентов при помощи LTspice
Проблема моделирования
Принцип подобия электрических и магнитных цепей
Двойственность физических цепей
Модель неразветвленной магнитной цепи
Моделирование разветвленной магнитной цепи
Моделирование сложной магнитной цепи
Адаптация модели для магнитных цепей, работающих с частичным или полным подмагничиванием
Создание модели интегрированного магнитного компонента
10.8. Как изготовить сварочные электроды?

1. Физические основы сварки

Сварка - это технологический процесс получения неразъёмного соединения материалов за счёт образования атомной связи. Процесс создания сварного соединения протекает в две стадии.

На первой стадии необходимо сблизить поверхности свариваемых материалов на расстояние действия сил межатомного взаимодействия (около 3 А). Обычные металлы при комнатной температуре не соединяются при сжатии даже значительными усилиями. Соединению материалов мешает их твердость, при их сближении действительный контакт происходит лишь в немногих точках, как бы тщательно они не были обработаны. На процесс соединения сильно влияют загрязнения поверхности - окислы, жировые пленки и пр., а также слои абсорбированных примесных атомов. Ввиду указанных причин выполнить условие хорошего контакта в обычных условиях невозможно. Поэтому образование физического контакта между соединяемыми кромками по всей поверхности достигается либо за счёт расплавления материала, либо в результате пластических деформаций, возникающих в результате прикладываемого давления. На второй стадии осуществляется электронное взаимодействие между атомами соединяемых поверхностей. В результате поверхность раздела между деталями исчезает и образуется либо атомная металлическая связи (свариваются металлы), либо ковалентная или ионная связи (при сварке диэлектриков или полупроводников). Исходя из физической сущности процесса образования сварного соединения различают три класса сварки: сварка плавлением, сварка давлением и термомеханическая сварка (рис. 1.25).

Рис. 1.25.

К сварке плавлением относятся виды сварки, осуществляемой плавлением без приложенного давления. Основными источниками теплоты при сварке плавлением являются сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и «джоулево тепло». В этом случае расплавы соединяемых металлов объединяются в общую сварочную ванну, а при охлаждении происходит кристаллизация расплава в литой сварочный шов.

При термомеханической сварке используется тепловая энергия и давление. Объединение соединяемых частей в монолитное целое осуществляется за счет приложения механических нагрузок, а подогрев заготовок обеспечивает нужную пластичность материала.

К сварке давлением относятся операции, осуществляемые при приложении механической энергии в виде давления. В результате металл деформируется и начинает течь, подобно жидкости. Металл перемещается вдоль поверхности раздела, унося с собой загрязненный слой. Таким образом, в непосредственное соприкосновение вступают свежие слои материала, которые и вступают в химическое взаимодействие.

2. Основные виды сварки

Ручная электродуговая сварка. Электрическая дуговая сварка в настоящее время является важнейшим видом сварки металлов. Источником тепла в данном случае служит электрическая дуга между двумя электродами, одним из которых является свариваемые заготовки. Электрическая дуга является мощным разрядом в газовой среде.

Процесс зажигания дуги состоит из трех стадий: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод электрода на 3-5 мм и возникновение устойчивого дугового разряда. Короткое замыкание производится с целью разогрева электрода (катода) до температуры интенсивной экзо- эмиссии электронов.

На второй стадии эмитированные электродом электроны ускоряются в электрическом поле и вызывают ионизацию газового промежутка «катод-анод», что приводит к возникновению устойчивого дугового разряда. Электрическая дуга является концентрированным источником тепла с температурой до 6000 оС. Сварочные токи достигают 2-3 кА при напряжении дуги (10-50) В. Наиболее часто применяется дуговая сварка покрытым электродом. Это ручная дуговая сварка электродом, покрытым соответствующим составом, имеющим следующее назначение:

1. Газовая и шлаковая защита расплава от окружающей атмосферы.

2. Легирование материала шва необходимыми элементами.

В состав покрытий входят вещества: шлакообразующие - для защиты расплава оболочкой (окислы, полевые шпаты, мрамор, мел); образующие газы СО2, СН4, ССl4; легирующие - для улучшения свойств шва (феррованадий, феррохром, ферротитан, алюминий и др.); раскислители - для устранения окислов железа (Ti, Mn, Al, Si и др.) Пример реакции раскисления : Fe2O3+Al = Al2O3+Fe.

Рис. 1.26. : 1 - свариваемые детали, 2 - сварной шов, 3 - флюсовая корочка, 4 - газовая защита, 5 - электрод, 6 - покрытие электрода, 7 - сварная ванна

Рис. 1.26 иллюстрирует сварку покрытым электродом. По указанной выше схеме между деталями (1) и электродом (6) зажигается сварочная дуга. Обмазка (5) при расплавлении защищает сварочный шов от окисления, улучшает его свойства путем легирования. Под действием температуры дуги электрод и материал заготовки плавятся, образуя сварную ванну (7), которая в дальнейшем кристаллизуется в сварной шов (2), сверху последний покрывается флюсовой корочкой (3), предназначенной для защиты шва. Для получения качественного шва сварщик располагает электрод под углом (15-20)0 и перемещает его по мере расплавления вниз для сохранения постоянной длины дуги (3-5) мм и вдоль оси шва для заполнения разделки шва металлом. При этом обычно концом электрода совершают поперечные колебательные движения для получения валиков требуемой ширины.

Автоматическая сварка под флюсом.

Широко применяют автоматическую сварку плавящимся электродом под слоем флюса. Флюс насыпается на изделие слоем толщиной (50-60) мм, в результате чего дуга горит не в воздухе, а в газовом пузыре, находящемся под расплавленном при сварке флюсом и изолированным от непосредственного контакта с воздухом. Этого достаточно для устранения разбрызгивания жидкого металла и нарушения формы шва даже при больших токах. При сварке под слоем флюса обычно применяют силу тока до (1000-1200) А, что при открытой дуге невозможно. Таким образом, пари сварке под слоем флюса можно повысить сварочный ток в 4-8 раз по сравнению со сваркой открытой дугой, сохранив при этом хорошее качество сварки при высокой производительности. При сварке под флюсом металл шва образуется за счет расплавления основного металла (около2/3) и лишь примерно 1/3 за счет электродного металла. Дуга под слоем флюса более устойчива, чем при открытой дуге. Сварка под слоем флюса производится голой электродной проволокой, которая с катушки подается в зону горения дуги сварочной головкой автомата, перемещаемой вдоль шва. Впереди головки по трубе в разделку шва поступает зернистый флюс, который, расплавляясь в процессе сварки, равномерно покрывает шов, образуя твердую корочку шлака.

Таким образом, автоматическая сварка под слоем флюса отличается от ручной сварки по следующим показателям: стабильное качество шва, производительность в (4-8) раз больше, чем при ручной сварке, толщина слоя флюса - (50-60) мм, сила тока - (1000-1200) А, оптимальная длина дуги поддерживается автоматически, шов состоит на 2/3 из основного металла и на 1/3 дуга горит в газовом пузыре, что обеспечивает отличное качество сварки.

Электрошлаковая сварка.

Электрошлаковая сварка является принципиально новым видом процесса соединения металлов, изобретенном и разработанным в ИЭС им. Патона. Свариваемые детали покрываются шлаком, нагреваемом до температуры, превышающей температуру плавления основного металла и электродной проволоки.

На первой стадии процесс идет так же, как и при дуговой сварке под флюсом. После образования ванны из жидкого шлака горение дуги прекращается и оплавление кромок изделия происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через расплав. Электрошлаковая сварка позволяет сваривать большие толщи металла за один проход, обеспечивает большую производительность, высокое качество шва.

Рис. 1.27. :

1 - свариваемые детали, 2 - сварной шов, 3 - расплавленный шлак, 4 - ползуны, 5 - электрод

Схема электрошлаковой сварки показана на рис. 1.27. Сварку ведут при вертикальном расположении деталей (1), кромки которых так же вертикальны или имеют наклон не более 30 o к вертикали. Между свариваемыми деталями устанавливают небольшой зазор, куда насыпают порошок шлака. В начальный момент зажигается дуга между электродом (5) и металлической планкой, устанавливаемой снизу. Дуга расплавляет флюс, который заполняет пространство между кромками свариваемых деталей и медными формующими ползунами (4), охлаждаемыми водой. Таким образом, из расплавленного флюса возникает шлаковая ванна (3), после чего дуга шунтируется расплавленным шлаком и гаснет. В этот момент электродуговая плавка переходит в электрошлаковый процесс. При прохождении тока через расплавленный шлак выделяется джоулево тепло. Шлаковая ванна нагревается до температур (1600-1700) 0С, превышающих температуру плавления основного и электродного металлов. Шлак расплавляет кромки свариваемых деталей и погруженный в шлаковую ванну электрод. Расплавленный металл стекает на дно шлаковой ванны, где и образует сварочную ванну. Шлаковая ванна надежно защищает сварочную ванну от окружающей атмосферы. После удаления источника тепла, металл сварочной ванны кристаллизуется. Сформированный шов покрыт шлаковой коркой, толщина которой достигает 2 мм.

Повышению качества шва при электрошлаковой сварке способствует ряд процессов. В заключение отметим основные преимущества электрошлаковой сварки.

Газовые пузыри, шлак и легкие примеси удаляются из зоны сварки по причине вертикального расположения сварного устройства.

Большая плотность сварного шва.

Сварной шов менее подвержен трещинообразованию.

Производительность электрошлаковой сварки при больших толщинах материалов почти в 20 раз превышает аналогичный показатель автоматической сварки под флюсом.

Можно получать швы сложной конфигурации.

Этот вид сварки наиболее эффективен при соединении крупногабаритных деталей типа корпусов кораблей, мостов, прокатных станов и пр.

Электронно-лучевая сварка.

Источником тепла является мощный пучок электронов с энергией в десятки килоэлектронвольт. Быстрые электроны, внедряясь в заготовку, передают свою энергию электронам и атомам вещества, вызывая интенсивный разогрев свариваемого материала до температуры плавления. Процесс сварки осуществляется в вакууме, что обеспечивает высокое качество шва. Ввиду того что электронный луч можно сфокусировать до очень малых размеров (менее микрона в диаметре), данная технология является монопольной при сварке микродеталей.

Плазменная сварка.

При плазменной сварке источником энергии для нагрева материала служит плазма - ионизованный газ. Наличие электрически заряженных частиц делает плазму чувствительной к воздействию электрических полей. В электрическом поле электроны и ионы ускоряются, то есть увеличивают свою энергию, а это эквивалентно нагреванию плазмы вплоть до 20-30 тыс. градусов. Для сварки используются дуговые и высокочастотные плазмотроны (см. рис. 1.17 - 1.19). Для сварки металлов, как правило используют плазмотроны прямого действия, а для сварки диэлектриков и полупроводников применяются плазмотроны косвенного действия. Высокочастотные плазмотроны (рис. 1.19) так же применяются для сварки. В камере плазмотрона газ разогревается вихревыми токами, создаваемыми высокочастотными токами индуктора. Здесь нет электродов, поэтому плазма отличается высокой чистотой. Факел такой плазмы может эффективно использоваться в сварочном производстве.

Диффузионная сварка.

Способ основан на взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов при высоком вакууме. Высокая диффузионная способность атомов обеспечивается нагревом материала до температуры, близкой к температуре плавления. Отсутствие воздуха в камере предотвращает образование оксидной пленки, которая смогла бы препятствовать диффузии. Надежный контакт между свариваемыми поверхностями обеспечивается механической обработкой до высокого класса чистоты. Сжимающее усилие, необходимое для увеличения площади действительного контакта, составляет (10-20) МПа.

Технология диффузионной сварки состоит в следующем. Свариваемые заготовки помещают в вакуумную камеру и сдавливают небольшим усилием. Затем заготовки нагревают током и выдерживают некоторое время при заданной температуре. Диффузионную сварку применяют для соединения плохо совместимых материалов: сталь с чугуном, титаном, вольфрамом, керамикой и др.

Контактная электрическая сварка.

При электрической контактной сварке, или сварке сопротивлением, нагрев осуществляется пропусканием электрического тока достаточной иглы через место сварки. Детали, нагретые электрическим током до плавления или пластического состояния, механически сдавливают или осаживают, что обеспечивает химическое взаимодействие атомов металла. Таким образом, контактная сварка относится к группе сварки давлением. Контактная сварка является одним из высокопроизводительных способов сварки, она легко поддается автоматизации и механизации, вследствие чего широко применяется в машиностроении и строительстве. По форме выполняемых соединений различают три вида контактной сварки: стыковую, роликовую (шовную) и точечную.

Стыковая контактная сварка.

Это вид контактной сварки, при которой соединение свариваемых частей происходит по поверхности стыкуемых торцов. Детали зажимают в электродах-губках, затем прижимают друг к другу соединяемыми поверхностями и пропускают сварочный ток. Стыковой сваркой соединяют проволоку, стержни, трубы, полосы, рельсы, цепи и др. детали по всей площади их торцов. Существует два способа стыковой сварки:

Сопротивлением: в стыке происходит пластическая деформация и соединение образуется без расплавления металла (температура стыков 0,8-0,9 от температуры плавления).

Оплавлением: детали соприкасаются в начале по отдельным небольшим контактным точкам, через которые проходит ток высокой плотности, вызывающий оплавление деталей. В результате оплавления на торце образуется слой жидкого металла, который при осадке вместе с загрязнениями и окисными плёнками выдавливается из стыка.

Таблица 1.4

Параметры машин для стыковой сварки

Тип машин	W,(кВА)	U раб,(В)	Сварок в час.	F,(кН)

Обозначения столбцов: W - мощность машины, Uраб - рабочее напряжение, производительность, F - усилие сжатия свариваемых деталей, S - площадь свариваемой поверхности.

Температура нагрева и сжимающее давление при стыковой сварке взаимосвязаны. Как следует из рис. 1.28, усилие F значительно уменьшается с ростом температуры нагрева заготовок при сварке.

Шовная контактная сварка.

Разновидность контактной сварки, при которой соединение элементов выполняется внахлёстку вращающимися дисковыми электродами в виде непрерывного или прерывистого шва. При шовной сварке образование непрерывного соединения (шва) происходит последовательным перекрытием точек друг за другом, для получения герметичного шва точки перекрывают друг друга не менее чем на половину их диаметра. На практике применяется шовная сварка:

Непрерывная;

Прерывистая с непрерывным вращением роликов;

Прерывистая с периодическим вращением.

Рис. 1.28.

Шовная сварка применяется в массовом производстве при изготовлении различных сосудов. Осуществляется на переменном токе силой (2000-5000) А. Диаметр роликов равен (40-350) мм, усилие сжатия свариваемых деталей достигает 0,6 т, скорость сварки составляет (0,53,5) м/мин.

Точечная контактная сварка.

При точечной сварке соединяемые детали обычно располагаются между двумя электродами. Под действием нажимного механизма электроды плотно сжимают свариваемые детали, после чего включается ток. За счёт прохождения тока свариваемые детали быстро нагреваются до температуры сварки. Диаметр расплавленного ядра определяет диаметр сварной точки, обычно равный диаметру контактной поверхности электрода.

В зависимости от расположения электродов по отношению к свариваемым деталям точечная сварка может быть двусторонней и односторонней.

При точечной сварке деталей разной толщины образующееся несимметричное ядро смещается в сторону более толстой детали и при большом различии в толщине не захватывает тонкой детали. Поэтому применяют различные технологические приёмы, обеспечивающие смещение ядра к стыкуемым поверхностям, усиливают нагрев тонкого листа за счёт накладок, создают рельеф на тонком листе, применяют более массивные электроды со стороны толстой детали и др.

Разновидностью точечной сварки является рельефная сварка, когда первоначальный контакт деталей происходит по заранее подготовленным выступам (рельефам). Ток, проходя через место касания всех рельефов с нижней деталью, нагревает их и частично расплавляет. Под давлением рельефы деформируются, и верхняя деталь становится плоской. Этот способ применяют для сварки деталей небольших размеров. В табл. 1.5 приведены характеристики машин для точечной сварки.

Таблица 1.5

Характеристики машин для точечной сварки

Тип машины	W,(кВА)	U раб,(В)	D,(мм)	F,(кН)	Сварок в час

Обозначения столбцов: W - мощность машины, ираб - рабочее напряжение, D - диаметр электрода, F - усилие сжатия свариваемых деталей, сварок в час - производительность.

Точечная конденсаторная сварка.

Одним из распространенных видов контактной сварки является конденсаторная сварка или сварка запасённой энергией, накопленной в электрических конденсаторах. Энергия в конденсаторах накапливается при их зарядке от источника постоянного напряжения (генератора или выпрямителя), а затем в процессе разрядки преобразуется в теплоту, используемую для сварки. Накопленную в конденсаторах энергию можно регулировать изменением ёмкости конденсатора (С) и напряжения зарядки (U).

Существует два вида конденсаторной сварки:

Бестрансформаторная (конденсаторы разряжаются непосредственно на свариваемые детали);

Трансформаторная (конденсатор разряжается на первичную обмотку сварочного трансформатора, во вторичной цепи которого находятся предварительно сжатые свариваемые детали).

Принципиальная схема конденсаторной сварки приведена на рис. 1.29.

Рис. 1.29. : Тр - повышающий трансформатор, В - выпрямитель, С - конденсатор емкостью 500 мкФ, Rк - сопротивление свариваемых деталей, К - ключ- переключатель

В положении переключателя 1 конденсатор заряжается до напряжения U0. При переводе переключателя в поз. 2 конденсатор разряжается через контактное сопротивление свариваемых деталей. При этом возникает мощный импульс тока.

Напряжение с конденсатора подается на заготовку через точечные контакты площадью ~ 2 мм. Возникающий при этом импульс тока в соответствии с законом Джоуля-Ленца разогревает область контакта до рабочей температуры сварки. Для обеспечения надежного прижимания свариваемых поверхностей через точечные электроды на детали передается механическое напряжение порядка 100 МПа.

Основное применение конденсаторной сварки состоит в соединении металлов и сплавов малых толщин. Преимуществом конденсаторной сварки является незначительная потребляемая мощность.

Для определения эффективности сварки оценим максимальную температуру в области контакта свариваемых деталей (Тmax).

Ввиду того что длительность импульса разрядного тока не превышает 10 -6 с, расчет проведен в адиабатическом приближении, то есть пренебрегая теплоотводом из области протекания тока.

Принцип контактного нагрева деталей представлен на рис. 1.30.

Рис. 1.30.: 1 - свариваемые детали толщиной d = 5*10 -2 см, 2 - электроды площадью S= 3*10 -2 см, С - конденсатор емкостью 500 мкФ, Rк - контактное сопротивление

Преимуществом конденсаторной сварки является незначительная потребляемая мощность, которая составляет (0,1-0,2) кВА. Продолжительность импульса сварочного тока - тысячные доли секунды. Диапазон свариваемых толщин металла находится в пределах от 0,005 мм до 1 мм. Конденсаторная сварка позволяет успешно соединять металлы малых толщин, мелкие детали и микродетали, плохо различимые невооруженным глазом и требующие при сборке применения оптических приборов. Этот прогрессивный способ сварки нашел применение в производстве электроизмерительных приборов и авиационных приборов, часовых механизмов, фотоаппаратов и т.д.

Холодная сварка .

Соединение заготовок при холодной сварке осуществляется путем пластического деформирования при комнатной и даже при отрицательных температурах. Образование неразъемного соединения происходит в результате возникновения металлической связи при сближении соприкосающихся поверхностей до расстояния, при котором возможно действие межатомных сил, причем в результате большого усилия сжатия пленка окислов разрывается и образуются чистые поверхности металлов.

Свариваемые поверхности должны быть тщательно очищены от адсорбированных примесей и жировых пленок. Холодной сваркой могут быть выполнены точечные, шовные и стыковые соединения.

На рис. 1.31 представлен процесс холодной точечной сварки. Листы металла (1) с тщательно зачищенной поверхностью в месте сварки помещают между пуансонами (2), имеющими выступы (3). Пуансона сжимают с некоторым усилием Р, выступы (3) вдавливаются в металл на всю их высоту, пока опорные поверхности (4) пуансонов не упрутся в наружную поверхность свариваемых заготовок.

Рис. 1.31.

Холодной сваркой выполняют соединения проволок, шин, труб внахлест и встык. Давление выбирают в зависимости от состава и толщины свариваемого материала, в среднем оно составляет (1-3) ГПа.

Индукционная сварка.

Этим способом преимущественно сваривают продольные швы труб в процессе их изготовления на непрерывных станах и наплавляют твердые сплавы на стальные основания при изготовлении резцов, буровых долот и другого инструмента.

При этом способе металл нагревается пропусканием через него токов высокой частоты и сдавливается. Индукционная сварка удобна тем, что она бесконтактна, токи высокой частоты локализуются вблизи поверхности нагреваемых заготовок. Подобные установки работают следующим образом. Ток высокочастотного генератора подводится к индуктору, который индуцирует вихревые токи в заготовке, и труба разогревается. Станы подобного типа успешно применяют для изготовления труб диаметром (12-60) мм со скоростью до 50 м/мин. Питание током производится от ламповых генераторов мощностью до 260 кВт при частоте 440 кГц и 880 кГц. Изготавливаются так же трубы больших диаметров (325 мм и 426 мм) с толщиной стенки (7-8)мм, со скоростью сварки до (30-40) м/мин.

Особенности сварки различных металлов и сплавов

Под свариваемостью понимают способность металлов и сплавов образовывать соединение с теми же свойствами, что и свариваемые металлы, и не иметь дефектов в виде трещин пор, каверн и неметаллических включений.

При сварке почти всегда возникают остаточные сварочные напряжения (как правило, растягивающие в шве и сжимающие в основном металле). Для стабилизации свойств соединения необходимо снизить эти напряжения.

Сварка углеродистых сталей.

Электродуговая сварка углеродистых и легированных сталей ведется электродными материалами, обеспечивающими необходимые механические свойства. Основная трудность при этом заключается в закалке околошовной зоны и в образовании трещин. Для предупреждения образования трещин рекомендуется:

1) производить подогрев изделий до температур (100-300) 0С;

2) заменять однослойную сварку многослойной;

3) применять электроды с покрытием (сварку ведут на постоянном токе обратной полярности);

4) производить отпуск изделия после сварки до температуры 300 0С.

Сварка высокохромистых сталей.

Высокохромистые стали, содержащие (12-28) % Cr, обладают нержавеющими и жаропрочными свойствами. В зависимости от содержания хрома и углерода высокохромистые стали по структуре делятся на ферритовые, ферритно- мартенситные и мартенситные.

Трудности при сварке ферритовых сталей связаны с тем, что в процессе охлаждения в области 1000 0С возможно выпадение на границах зерен карбида хрома. Это снижает коррозионную стойкость стали. Для предотвращения указанных явлений необходимо:

1) применять пониженные значения тока с целью обеспечения больших скоростей охлаждения при сварки;

2) вводить в сталь сильные карбидообразователи (Ti,Cr, Zr, V);

3) производить отжиг после сварки при 900 0С для выравнивания содержания хрома в зернах и на границах.

Феррито-мартенситные и мартенситные стали рекомендуется сваривать с подогревом до (200-300) 0С.

Сварка чугуна.

Сварка чугуна производится с подогревом до (400-600) 0С. Сварку ведут чугунными электродами диаметром (8-25) мм. Хорошие результаты дает диффузионная сварка чугуна с чугуном и чугуна со сталью.

Сварка меди и ее сплавов.

На свариваемость меди негативное влияние оказывают примеси кислорода, водорода, свинца. Наиболее распространена газовая сварка. Перспективна дуговая сварка угольными и металлическими электродами.

Сварка алюминия.

Сварке препятствует оксидная пленка Al2O3. Только применение флюсов (NaCl, RCl, LiF) позволяет растворить оксид алюминия и обеспечить нормальное формирование сварного шва. Хорошо сваривается алюминий диффузионной сваркой.