30. Виды электросварки, источники сварочного тока.

ВИДЫ СВАРКИ Ручная дуговая сварка плавящимся электродом (ММА). Самый распространенный вид сварки, при котором роль электрода играет проволока, покрытая обмазкой. В процессе плавления проволока соединяет свариваемые детали, а обмазка (шлак) защищает сварочную ванну от воздействия кислорода, также способствуя улучшению характеристик дуги и качества шва. Чаще всего таким образом сваривают черные металлы, чугун и некоторые виды цветных металлов и сплавов, однако добиться хорошего соединения в последнем случае довольно трудно: легкоплавкие компоненты сплавов выгорают, и соединение получается не слишком качественным.

Ручная сварка в среде защитных газов (TIG). Наиболее часто в качестве газа применяют аргон с небольшой примесью кислорода, чтобы выжечь грязь и окислы в процессе работы, а сварка проводится неплавящимся графитовым или вольфрамовым электродом. В качестве присадки используют прутки из того же материала, что и свариваемые детали. Качество шва при таком методе очень высокое, легкоплавкие компоненты сплавов и легирующие добавки не выгорают, сварочная ванна защищена от кислорода воздуха, образование шлака практически исключено. Сваривание почти всегда производится на постоянном токе прямой полярности, только для алюминия более подходит переменный ток или обратная полярность: так лучше разрушается оксидная пленка. Несмотря на то что такой способ довольно дорог и не отличается высокой скоростью работы, он достаточно популярен и порой незаменим для сварки любых металлов в случае малых объемов работ либо если автоматизировать процесс по разным причинам не удается.

Полуавтоматическая сварка(MIG/MAG). При ней в роли электрода обычно выступает сварочная проволока, автоматически подающаяся в зону сварки, хотя возможна и сварка неплавящимся электродом. Аппарат при этом перемещают вручную. Сварка производится постоянным или импульсным током, различают сварку в среде инертных (MIG) или активных (MAG) защитных газов и сварку порошковой проволокой - тогда газ не требуется. Для крупных объемов наплавляемого металла целесообразнее ММА-сварка. Сфера работы полуавтоматов - сварка тонких листов, высоколегированных сталей, цветных металлов, а также промышленное применение.

ДРУГИЕ МЕТОДЫ И СПОСОБЫ СВАРКИ Помимо трех перечисленных основных методов сварки, используются и другие, особенно в промышленном производстве. Кратко опишем некоторые из них.

Газовая сварка. В качестве источника энергии применяется смесь кислорода с горючими газами, чаще всего - с ацетиленом. В быту к ней прибегают нечасто: она требует применения тяжелых и недешевых газовых баллонов, качество сопрягаемых поверхностей получается не слишком хорошим, возможно быстрое появление коррозии в зоне шва, так как металл прогревается на значительном расстоянии от него, скорость работы невелика, зато электричество не требуется вообще. Разновидностью газовой сварки, хотя и основанной на совершенно ином принципе действия, является плазменная сварка. Источником теплоты здесь служит плазменная струя, получаемая при ионизации рабочего газа между электродами, одним из которых может быть свариваемое изделие, либо оба электрода находятся в плазменной горелке - плазмотроне. Оба эти способа в промышленном производстве применяются чаще для наплавки и резки, чем для собственно сварки.

Контактная сварка. При ней соединенные заготовки или их соприкасающиеся участки прижимаются друг к другу, разогреваются электричеством до состояния пластического деформирования, а затем дополнительно сжимаются. Среди большого количества разновидностей контактной сварки можно выделить точечную, стыковую, рельефную и шовную.

При точечной сварке свариваемые детали соединяются внахлест, зажимаются между двумя электродами, затем включается импульс тока небольшого напряжения (несколько вольт) и значительной силы, до нескольких тысяч ампер. Таким образом, между деталями образуется сварная точка или сразу две, если электроды подводятся с одной стороны, а с другой подложена токопроводящая подкладка. Контактная сварка требует хорошей подготовки поверхностей, пригодна для многих металлов и сплавов, особенно популярна для сварки тонких листов. Коробление листов при этом невелико, качество (при должных параметрах сварки) также на высоте. Именно так, например, собирают автомобильные кузова на заводе. Метод хорошо поддается автоматизации, но может использоваться и в ручном режиме.

При шовной сварке шов состоит из большого числа отдельных точек, которые могут перекрывать друг друга. Если на поверхности деталей заранее подготовлены бугорки (рельефы) - речь идет о рельефной сварке. Стыковая сварка чаще применяется для соединения толстых деталей, при этом они свариваются сразу по всей плоскости.

Сварка трением. Одна из деталей фиксируется, вторую прижимают к ней и вращают до момента расплавления контактирующих поверхностей. Способ довольно экономичный и быстрый, но возможность его использования зависит от формы свариваемых деталей. Зато таким образом можно соединить заготовки из разнородных материалов, вроде меди с алюминием.

В промышленных условиях для отдельных видов сварных работ применяются и другие методы, такие как холодная сварка (при относительно невысокой температуре и высоком давлении), сварка взрывом, диффузией, сварка с помощью лазера, электронно-лучевой пушки, ультразвука, токов высокой частоты и некоторые иные виды. Такими способами сваривают различные, порой практически несовместимые, металлы и материалы.

ИСТОЧНИКИ СВАРОЧНОГО ТОКА Это основная деталь любого сварочного аппарата, преобразующая напряжение сети в постоянный или переменный ток с заданными параметрами.

Сварочные трансформаторы. Традиционный и в то же время конструктивно самый простой источник сварочного тока. Основным его узлом является собственно трансформатор, понижающий сетевое напряжение до сварочного. Регулируют силу тока различными методами, самый распространенный из которых - изменение расстояния между первичной и вторичной обмотками. Все трансформаторы имеют одну общую особенность - выдают на выходе переменный ток. Чтобы варить с помощью «транса» цветные металлы или улучшить стабильность горения дуги, необходимо вводить в конструкцию дополнительные тяжелые и громоздкие элементы, да и сам трансформатор весит прилично. При этом для выполнения ответственных работ требуются специальные электроды для переменного тока. КПД трансформатора довольно высок (до 90 %), но часть энергии уходит на нагрев. Для охлаждения в современных моделях применяют вентиляторы также значительной мощности: ведь охладить надо устройство в несколько десятков, а то и сотен килограммов весом. В настоящее время этот вид источников сварочного тока применяется нечасто, но у трансформаторов, помимо КПД, есть еще два важных достоинства: невысокая цена и «неубиваемость», из-за которых они до сих пор пользуются спросом.

Сварочные выпрямители. Выпрямителями называют аппараты, преобразующие переменный ток в постоянный. Они состоят из понижающего трансформатора, выпрямительного (диодного) блока, а также устройств регулировки, пуска и защиты. Такая конструкция, хотя и сложнее трансформатора, но обеспечивает гораздо более стабильные выходные характеристики сварочного тока и электрической дуги. Качество шва в конечном счете тоже гораздо выше. Цена выпрямителей не сильно отличается от цены трансформаторов, надежность также на высоте: ломаться в них практически нечему.

Основные недостатки такие же, как у трансформатора - высокий вес, сложность работы, сильная «просадка» напряжения в сети в процессе сварки.

П ри работе на постоянном токе возможны два варианта подключения электрода и детали. Кстати, провод, подсоединенный к детали, правильнее называть не массовым, а обратным, ведь он может подключаться и к «плюсу» аппарата. При прямой полярности деталь подсоединяется к зажиму «+», а электрод - к зажиму «-», при обратной полярности - наоборот. Электроды выпускаются нескольких видов: для прямой, обратной полярности и универсальные. На положительном полюсе выделяется больше тепла, чем на отрицательном. Исходя из этого обратную полярность при работе с электродами применяют при сварке тонколистового металла, чтобы не прожечь его, и при сварке высоколегированных сталей во избежание их перегрева, а при прямой полярности лучше варить массивные детали.