Глава 4. Оборудование для сварки

4.1. Общая характеристика сварочного производства

Сварка — соединение деталей за счет сил взаимодействия атомов при сближении их на расстояние действия межатомных сил. Сближение производится путем расплавления или сжатия в пластичном состоянии, сопровождающегося течением материала вдоль поверхности раздела деталей, которое уносит поверхностный слой с загрязнениями; на поверхность выходят свежие чистые слои, вступающие в соприкосновение и образующие единое целое.

Сварка широко применяется в строительстве и машиностроении. Она позволяет получать неограниченно крупные сооружения (фермы мостов, резервуары, бесстыковую "бархатную" железнодорожную колею длиной в несколько километров). В машиностроении изготавливают прочные, жесткие и легкие конструкции сваркой заготовок из проката, заготовок, полученных штамповкой и другими методами. Сваркой получают кузова, двери и кабины автомашин, вагонов, тракторов, сельхозмашин, детали бытовой техники, техники управления, станков, прессов, средств автоматизации и др. В настоящее время невозможно найти отрасль производства, где не применяется сварка.

4.2. Требования к источникам сварочного тока и их маркировка

Ток для электрической дуговой сварки нельзя получить простым присоединением к электрической сети, т. к. сетевое напряжение (220 или 380 В) смертельно для сварщика, к тому же сила тока во многих осветительных сетях (6–15 А) недостаточна для сварки (для ручной и полуавтоматической сварки требуется 50–500 А, для автоматической — 400–1200 А), сеть не рассчитана на короткие замыкания, сопровождающие процесс сварки, обладает жесткой вольт-амперной характеристикой и не имеет регулирующих устройств. Источники сварочного тока должны выдавать напряжение холостого хода не выше 80 В (достаточное для зажигания дуги, но безопасное для сварщика), противостоять короткому замыканию, развивать достаточную мощность для сварки на рекомендуемых режимах, а также иметь устройства для регулировки тока дуги и соответствующую внешнюю характеристику (зависимость тока от напряжения). Так, при ручной сварке, ведущейся на режимах, соответствующих участкам вольт-амперных характеристик дуг (рис. 4.1), параллельным оси токов, источник должен иметь крутопадающую характеристику. В этом случае при неизбежных колебаниях длины дуги в некоторых пределах (от L₁ до L₂) изменение сварочного тока DI_к будет малым по сравнению с источниками, обладающими жесткой характеристикой DI_ж. Таким образом, крутопадающая характеристика источника обеспечивает при ручной сварке постоянство значения сварочного тока и стабильность процесса.

Рис. 4.1. Характеристики источников сварочного тока

Источник должен обеспечивать легкое и надежное возбуждение дуги и устойчивое ее горение. Процесс сварки состоит в периодическом повторении рабочего режима (горение дуги, сопровождающиеся образованием и ростом капли), короткого замыкания (при переходе капли в ванну; при этом ток резко возрастает) и повторного зажигания дуги (после отделения капли напряжение возрастает и дуга вновь зажигается). Следовательно, источник должен обеспечивать возможность быстрого изменения напряжения и тока, т. е. обладать необходимыми динамическими свойствами.

Как уже упоминалось, устойчивость дуги в установившемся режиме при ручной сварке обеспечивает крутопадающая вольт-амперная характеристика источника. При небольшом отклонении силы тока от значения устойчивого равновесия параметры процесса самопроизвольно возвращаются к значениям равновесия. Если в точке А сила тока уменьшится, напряжение источника окажется больше того, которое необходимо для горения дуги — произойдет увеличение тока, и процесс горения вернется в точку А. Если сила тока увеличится, то напряжение источника станет меньше требуемого, это повлечет снижение силы тока и горение дуги "вернется" в точку А.

Первая буква маркировки сварочного оборудования обозначает тип: Т — трансформатор; В — выпрямитель; Г — генератор, У — установка; вторая буква — вид сварки: Д — дуговая; П — плазменная; третья буква — способ сварки: Ф — под флюсом: Г — в защитных газах; У — универсальный для нескольких способов; отсутствие буквы означает сварку штучными электродами; четвертая буква дает дальнейшее пояснение назначения: М — для многопостовой сварки; И — для импульсной. Две цифры после букв и тире — номинальный сварочный ток в сотнях ампер (в аппаратах ручной сварки — в десятках ампер). Затем следуют две цифры — регистрационный номер изделия. Дальнейшие буквы и цифры означают климатическое исполнение и категорию размещения.