Какой сварочный источник имеет наибольший кпд

Особенности и технические характеристики видов сварочных аппаратов

Сварочным аппаратом принято называть устройство для соединения металлических деталей путем нагрева до высокой температуры.

Температуру дополняют контактом свариваемых элементов до плотности, при которой начинают действовать силы межатомного сцепления.

Классификация методов сварки

Виды сварочных аппаратов, а также разновидности способов сварки составляют немалый перечень:

1. Электрическая.
2. Газовая.
3. Лазерная.
4. Механическая.
5. Диффузная.
6. Плазменная.
7. Электронно-лучевая.
8. Сварка взрывом.

Сами эти разделы, делятся на подразделы, под-подразделы. Скажем, электрическая подразделяется на контактную (точечную), ручную, полуавтоматическую. Механическая на: давлением, ковкой, взрывом, трением.

Хотя называться они могут по-разному, принцип процесса остается неизменным. Кроме того, независимо от типа сварочного оборудования, большая часть списка эффективна при использовании в условиях предприятия.

Как работают?

При разнообразии способов, видов соединений два:

1. С дополнительной присадкой, образующей сварной шов.
2. За счет металла самих деталей.

Соединение без промежуточного шва сегодня используют устройства контактной, лазерной и диффузной сварки. А также основанные на механических воздействиях (трением, давлением, взрывом).

Газовые и плазменные аппараты используют плавящийся в струе раскаленного газа или плазмы присадочный материал образующий соединительный шов.

Типы: характеристики, их достоинства и недостатки

Устройства для сварки трением, давлением, диффузной и лазерной будет точнее назвать станками. Это стационарные машины, задача которых обработка серийных изделий.

При том, что само сварочное оборудование и характеристика принципов во многом совпадают.

Трансформаторы переменного тока

«Классический» тип электродугового сварочного аппарата. Сварка ведется плавящимися электродами, образующими соединительный шов.

Управление процессом ведется в ручном режиме.

Главный недостаток, сильная зависимость качества стыка от квалификации сварщика. Кроме того, высокая температура перекаливает метал, снижая прочность. Плюс — высокая надежность и простота.

Аппараты постоянного тока

Постоянный ток удобнее переменного для сварки. Для удержания дуги нужна меньшая плотность тока. Меняя полярность варят алюминий, другие цветные металлы.

Могут отличаться по способу создания постоянного тока. Одни используют выпрямитель, другие представляют собой сварочный генератор с двигателем.

Существуют генераторы, приводимые в движение дизелем, ДВС либо газовым мотором, не требующие эл. сети.

Из недостатков — сложность, громоздкость оборудования, высокая стоимость.

Инверторы

Изобретенные еще в прошлом веке долгое время не получали применения, из-за капризности и высокой стоимости. Сейчас с большей частью недостатков удалось справиться, а инверторные заметно теснят «классические» трансформаторные схемы.

Внешне инвертор выглядит как обычный аппарат. Но в его основе лежит использование мощных полупроводниковых приборов (тиристоров), а главное тока высокой частоты. В результате аппараты дают устойчивую дугу с точно регулируемыми параметрами, а вес некоторых устройств удалось свести к паре килограммов.

Из минусов — ограниченность применения при низких температурах. Кроме того, при повышении мощности устройства резко возрастает его стоимость, а также габариты.

Полуавтоматы

Следующий шаг развития видов сварочных аппаратов для ручной сварки. Практически это тот же инвертор или трансформатор с выпрямителем, однако отдельный электрод заменила катушка с проволокой. Скорость подача последней в зону горения дуги регулируется в зависимости от толщины металла.

Дополнительное улучшение — подача в сварочную зону углекислого газа. Защищая металл от окисления, он к тому же охлаждает свариваемые детали, не давая им перекаливаться.

На сегодня применяют два основных типа полуавтоматов:

У второго типа создание защитного слоя флюса обеспечивает специальная сварочная проволока. Могут существовать и универсальные устройства, способные работать в обоих режимах.

Аргоновый дуговой

К недостаткам можно отнести относительно высокую стоимость, сложность обслуживания, многочисленные настройки.

Эти устройства обеспечивают сварку в среде инертных либо активных газов (так называемая сварка TIG — аббревиатура сочетания Tungsten Inert Gas, или «вольфрам с инертным газом»). Для создания соединительного шва использую сварочный пруток либо проволоку.

Сама дуга создается с помощью неплавящегося тугоплавкого электрода из вольфрама.

При этом работа аппаратами, работающими на этом принципе, требует высокой квалификации, а использование дорогостоящих расходных (газ, прутки) делает сварочный процесс весьма затратным.

Точечный

Наиболее простой и экономичный тип. Соединение создается локальным нагревом при сжатии деталей. При этом не образуется дуги, вести работы можно без защитного щитка.

Различают два типа оборудования:

Существенным минусом является необходимость для клещей доступа с двух сторон. Что касается одностороннего споттера, его настройка и использование требует высокой квалификации. Получаемое соединение не обеспечивает герметичность шва. Контактная сварка не требует дополнительных расходников (без электродов или газа) как другие типы

Газовый

Простота процесса, универсальность аппарата, надежность стыка делают этот тип конкурентно способным несмотря на развитие электросварочных устройств.

Из минусов — громоздкость. Требует небезопасных газовых баллонов, шлангов, регулировочных редукторов.

Плазменная сварка

При ряде преимуществ (низкий ток дуги, высокая температура) имеет ограничения, связанные со сложностью процесса, а также высокой стоимостью профессионального оборудования.

Комплектация и аксессуары

Из перечисленных устройств только точечная сварка практически не требует дополнительных составляющих, не считая СИЗ (перчаток, защитных очков, плотной одежды).

Все виды аппаратов, использующих вольтову дугу, нуждаются в специальных сварочных масках, защищающих лицо и глаза от излучения.

К дополнительным устройства относятся струбцины, фиксаторы, прочий крепеж, который создает точное взаимное расположении свариваемых деталей.

Производители

Для домашнего использования стоит выбрать небольшие удобные инверторы. Профессионалы предпочитают полуавтоматические системы, дополняя их оборудованием для газовой и аргонодуговой. Если выбор основан на том, какой сварочный источник имеет наибольший КПД, стоит предпочесть трансформаторы переменного тока, либо газовые аппараты.

По качеству ведущие места занимают европейские компании. Однако высокая цена их оборудования в ряде случае делает более привлекательным выбор не столь надежных, но недорогих изделий из Южной Кореи и Китая.

Восстановили былой авторитет и набирают популярность сварочные аппараты отечественного производства. По соотношению цена/качество на сегодня российские аппараты набирают все больше очков.

На этом наша мини презентация завершена. Осталось сказать, что в любом случае выбор устройства полностью зависит от предстоящих ему задач, а также бюджета.

Особенности и технические характеристики видов сварочных аппаратов

Сварочным аппаратом принято называть устройство для соединения металлических деталей путем нагрева до высокой температуры.

Температуру дополняют контактом свариваемых элементов до плотности, при которой начинают действовать силы межатомного сцепления.

Классификация методов сварки

Виды сварочных аппаратов, а также разновидности способов сварки составляют немалый перечень:

1. Электрическая.
2. Газовая.
3. Лазерная.
4. Механическая.
5. Диффузная.
6. Плазменная.
7. Электронно-лучевая.
8. Сварка взрывом.

Сами эти разделы, делятся на подразделы, под-подразделы. Скажем, электрическая подразделяется на контактную (точечную), ручную, полуавтоматическую. Механическая на: давлением, ковкой, взрывом, трением.

Хотя называться они могут по-разному, принцип процесса остается неизменным. Кроме того, независимо от типа сварочного оборудования, большая часть списка эффективна при использовании в условиях предприятия.

Как работают?

При разнообразии способов, видов соединений два:

1. С дополнительной присадкой, образующей сварной шов.
2. За счет металла самих деталей.

Соединение без промежуточного шва сегодня используют устройства контактной, лазерной и диффузной сварки. А также основанные на механических воздействиях (трением, давлением, взрывом).

Газовые и плазменные аппараты используют плавящийся в струе раскаленного газа или плазмы присадочный материал образующий соединительный шов.

Типы: характеристики, их достоинства и недостатки

Устройства для сварки трением, давлением, диффузной и лазерной будет точнее назвать станками. Это стационарные машины, задача которых обработка серийных изделий.

При том, что само сварочное оборудование и характеристика принципов во многом совпадают.

Трансформаторы переменного тока

«Классический» тип электродугового сварочного аппарата. Сварка ведется плавящимися электродами, образующими соединительный шов.

Управление процессом ведется в ручном режиме.

Главный недостаток, сильная зависимость качества стыка от квалификации сварщика. Кроме того, высокая температура перекаливает метал, снижая прочность. Плюс — высокая надежность и простота.

Аппараты постоянного тока

Постоянный ток удобнее переменного для сварки. Для удержания дуги нужна меньшая плотность тока. Меняя полярность варят алюминий, другие цветные металлы.

Могут отличаться по способу создания постоянного тока. Одни используют выпрямитель, другие представляют собой сварочный генератор с двигателем.

Существуют генераторы, приводимые в движение дизелем, ДВС либо газовым мотором, не требующие эл. сети.

Из недостатков — сложность, громоздкость оборудования, высокая стоимость.

Инверторы

Изобретенные еще в прошлом веке долгое время не получали применения, из-за капризности и высокой стоимости. Сейчас с большей частью недостатков удалось справиться, а инверторные заметно теснят «классические» трансформаторные схемы.

Внешне инвертор выглядит как обычный аппарат. Но в его основе лежит использование мощных полупроводниковых приборов (тиристоров), а главное тока высокой частоты. В результате аппараты дают устойчивую дугу с точно регулируемыми параметрами, а вес некоторых устройств удалось свести к паре килограммов.

Из минусов — ограниченность применения при низких температурах. Кроме того, при повышении мощности устройства резко возрастает его стоимость, а также габариты.

Полуавтоматы

Следующий шаг развития видов сварочных аппаратов для ручной сварки. Практически это тот же инвертор или трансформатор с выпрямителем, однако отдельный электрод заменила катушка с проволокой. Скорость подача последней в зону горения дуги регулируется в зависимости от толщины металла.

Дополнительное улучшение — подача в сварочную зону углекислого газа. Защищая металл от окисления, он к тому же охлаждает свариваемые детали, не давая им перекаливаться.

На сегодня применяют два основных типа полуавтоматов:

У второго типа создание защитного слоя флюса обеспечивает специальная сварочная проволока. Могут существовать и универсальные устройства, способные работать в обоих режимах.

Аргоновый дуговой

К недостаткам можно отнести относительно высокую стоимость, сложность обслуживания, многочисленные настройки.

Эти устройства обеспечивают сварку в среде инертных либо активных газов (так называемая сварка TIG — аббревиатура сочетания Tungsten Inert Gas, или «вольфрам с инертным газом»). Для создания соединительного шва использую сварочный пруток либо проволоку.

Сама дуга создается с помощью неплавящегося тугоплавкого электрода из вольфрама.

При этом работа аппаратами, работающими на этом принципе, требует высокой квалификации, а использование дорогостоящих расходных (газ, прутки) делает сварочный процесс весьма затратным.

Точечный

Наиболее простой и экономичный тип. Соединение создается локальным нагревом при сжатии деталей. При этом не образуется дуги, вести работы можно без защитного щитка.

Различают два типа оборудования:

Существенным минусом является необходимость для клещей доступа с двух сторон. Что касается одностороннего споттера, его настройка и использование требует высокой квалификации. Получаемое соединение не обеспечивает герметичность шва. Контактная сварка не требует дополнительных расходников (без электродов или газа) как другие типы

Газовый

Простота процесса, универсальность аппарата, надежность стыка делают этот тип конкурентно способным несмотря на развитие электросварочных устройств.

Из минусов — громоздкость. Требует небезопасных газовых баллонов, шлангов, регулировочных редукторов.

Плазменная сварка

При ряде преимуществ (низкий ток дуги, высокая температура) имеет ограничения, связанные со сложностью процесса, а также высокой стоимостью профессионального оборудования.

Комплектация и аксессуары

Из перечисленных устройств только точечная сварка практически не требует дополнительных составляющих, не считая СИЗ (перчаток, защитных очков, плотной одежды).

Все виды аппаратов, использующих вольтову дугу, нуждаются в специальных сварочных масках, защищающих лицо и глаза от излучения.

К дополнительным устройства относятся струбцины, фиксаторы, прочий крепеж, который создает точное взаимное расположении свариваемых деталей.

Производители

Для домашнего использования стоит выбрать небольшие удобные инверторы. Профессионалы предпочитают полуавтоматические системы, дополняя их оборудованием для газовой и аргонодуговой. Если выбор основан на том, какой сварочный источник имеет наибольший КПД, стоит предпочесть трансформаторы переменного тока, либо газовые аппараты.

По качеству ведущие места занимают европейские компании. Однако высокая цена их оборудования в ряде случае делает более привлекательным выбор не столь надежных, но недорогих изделий из Южной Кореи и Китая.

Восстановили былой авторитет и набирают популярность сварочные аппараты отечественного производства. По соотношению цена/качество на сегодня российские аппараты набирают все больше очков.

На этом наша мини презентация завершена. Осталось сказать, что в любом случае выбор устройства полностью зависит от предстоящих ему задач, а также бюджета.

Основные характеристики сварочного инвертора

На что следует обратить внимание при покупке сварочного аппарата ММА

Максимальный диаметр электрода

По своей сути – та же характеристика диапазона рабочего тока. Иногда по неграмотности или злонамеренно указывается диаметр электрода, которым заявленным максимальным током варить не получится. Иногда наоборот: указан максимальный диаметр электрода, явно не дотягивающий до значения заявленного сварочного тока.

Последний вариант изредка является проблеском совести поставщиков-обманщиков. В качестве максимального тока они указывают ток короткого замыкания. А максимальный рабочий диаметр электрода указывают все-таки честно.

Тип сварочного тока: постоянный (DC) или переменный (AC)

Варить постоянным (иначе прямым, по-английски – DC) током проще: легче удерживать дугу. Поэтому 99,9% современных инверторных аппаратов ММА выдают постоянный сварочный ток.

А вот среди трансформаторов раньше большинство составляли как раз аппараты переменного тока.

Переменный ток (по-английски – AC) используется для сварки цветных металлов. Но не аппаратами ММА, а аппаратами TIG. Поэтому сварочный инвертор ММА, выдающий переменный ток, — большая редкость.

Напряжение без нагрузки

После включения аппарата, до момента поджига дуги напряжение на кончике электрода существенно выше, чем во время работы. И чем оно выше, тем легче поджечь дугу. Но стандарты запрещают уровень напряжения холостого хода на аппаратах, выдающих прямой ток, свыше 100В.

Для еще большего сокращения рисков используют т.н. блоки VRD. Аппарат, снабженный VRD, имеет на кончике электрода до начала поджига дуги всего несколько вольт. И лишь при прикосновении к металлу напряжение холостого хода восстанавливается до уровня, необходимого для поджига дуги.

На всех электродах всегда указывается полярность подключения, тип сварочного тока (постоянный или переменный) и минимально требуемый для поджига уровень напряжения холостого хода. Для абсолютного большинства широко распространенных электродов он не превышает 60В.

Напряжение холостого хода, также как и сварочный ток, зависит от уровня входного напряжения. Чем ниже напряжение в источнике питания, тем ниже напряжение холостого хода. Поэтому по мере снижения напряжения питания поджиг электрода становится все сложнее.

Рабочий цикл, он же ПВ (период включения), он же ПН (полезная нагрузка)

ПВ указывается двумя цифрами. Первая – сила тока. Вторая – процент времени. Например, «130А-50%» означает, что данный аппарат током 130А может варить половину времени. А столько же будет простаивать в ожидании охлаждения до рабочей температуры. Если измерения проводятся на максимальном токе аппарата, первую цифру опускают, оставляя только показатель в процентах. Например, если аппарат с номиналом 160А имеет напротив «ПВ» запись «30%», это означает, что током 160 ампер он может работать 30% времени, а 70% будет остывать.

Все верно. Остается только добавить, что отечественный ГОСТ Р МЭК 60974-1-2004 не устанавливает единой обязательной методики измерения показателя ПН для аппаратов ММА.

«Стандарт не распространяется на источники питания для ручной дуговой сварки с ограниченным режимом эксплуатации, которые проектируются преимущественно для эксплуатации непрофессионалами»

Европейская методика, изложенная в стандарте EN60974-1, предлагает измерение на нагрузочном стенде при температуре окружающей среды 40С только до первого отключения ввиду перегрева. Полученный результат относят к 10-минутному промежутку. Получается, сработала термозащита через 3 минуты, цикл аппарата на данном токе – 30%.

Методика концерна TELWIN. К настоящему времени ее используют большинство китайских производителей (тех, которые вообще проводят такие испытания своих машин). Сам итальянский концерн при замерах ПВ своих аппаратов по собственной методике после показателя скромно указывает «TELWIN». Абсолютное большинство китайских производителей этого не делает.

Наконец, существует российская, она же советская, методика. По своей сути она ближе к методике TELWIN: суммируются все промежутки за контрольный период, когда аппарат работал. Но отрезок берется не 10, а 5 минут. И – самое главное – аппарат сначала вводится в режим срабатывания защиты от перегрева, после чего начинаются измерения.

В итоге один и тот же аппарат по всем 3 методикам выдает совершенно различный процент! Естественно, самые скромные «циферки» получаются по европейской методике, а самые впечатляющие – до 2 раз и более – по методике Telwin.

Исполнение: класс защиты IP

Класс защиты IP указывает на исполнение электротехнических приборов в отношении твердых объектов (первая цифра) и жидкостей (вторая цифра).

Определить степень защиты аппарата можно визуально. Если у аппарата с IP21 все вентиляционные щели полностью открыты, то у IP22 они уже прикрыты сверху выступающими козырьками. А у аппарата с IP23 эти козырьки почти полностью закрывают щели.

Степень защиты IP24 и выше технически затруднена и не имеет смысла.

Исполнение: класс изоляции (по нагревостойкости)

Многие материалы при нагреве выше определенной температуры утрачивают свои рабочие свойства. Для стандартизации материалов по данному признаку введена классификация изоляции по нагревостойкости. Почти все сварочные инверторы на транзисторах IGBT имеют класс изоляции H, что соответствует предельной температуре нагрева 180С. Предыдущая «ступенька» — класс F – означает предел нагрева 155С. Выше класса F – только класс С, указывающий на возможную температуру нагрева свыше 180С.

Температура эксплуатации

Как и внутренний нагрев, внешний нагрев и особенно охлаждение накладывают на эксплуатацию определенные ограничения. Большинство инверторных сварочных аппаратов пригодны для работы в диапазоне от 0С до +40С. Если аппарат пригоден для эксплуатации на морозе, обязательно указывается его предельное значение: минус 20С или минус 40С.

Классификация источников питания сварочной дуги

Для электродуговой сварки нужно электричество определенных параметров: большой силы (ампеража), низкого напряжения (вольтажа). Под воздействием тока между концом электрода и свариваемым металлом формируется мощный электрический разряд, выделяется большое количество теплоты. В качестве источников питания сварочной дуги применяются различные преобразователи. За историю существования ручной электросварки для розжига дуги созданы устройства, генерирующие переменный и постоянный ток. Сначала были трансформаторы, после появления полупроводников были созданы выпрямители. Генераторы преобразуют в электроток энергию сжигания жидкого или сухого топлива. Инверторы – источники нового поколения, у них возможности питания дуги гораздо шире, чем у трансформаторов. При выборе сварочного аппарата желательно учитывать преимущества и недостатки устройств.

Требования к источникам питания сварочной дуги

Любой источник питания при дуговой сварке выбирается, исходя из эксплуатационных свойств:

• Электрод должен разжигаться при соприкосновении с металлической заготовкой, контакты замыкают электрическую цепь.
• Когда присадка плавится, по капле возможно короткое замыкание. Сварочный аппарат в такой ситуации не должен выходить из строя, сварочная дуга должна поддерживаться стабильно.
• До вспышки дуги между деталью и электродом возникает краткосрочное короткое замыкание длиной в доли секунды. От скорости восстановления первоначального напряжения зависит динамическая характеристика источника питания.
• От режима холостого хода сварочное оборудование должно быстро переходить в рабочий ход, то есть напряжение с 60–80 вольт должно упасть до требуемых 18–20 В.

Требования ко всем источникам, применяемым для питания сварочной дуги, одинаковые. Напрашивается вывод, что эффективность работы сварочного оборудования зависит от способности поддерживать стабильное горение дуги, начиная с момента розжига. Последний момент – регуляторы, сварочные аппараты предназначены для большого диапазона рабочего тока, устанавливать нужные параметры тока должно быть удобно.

Классификация

Общепринята градация блоков питания по нескольким признакам, обусловленным электромеханическими свойствами источников электротока. Начинающим сварщикам достаточно знать основные критерии классификации:

Для питания сварочной дуги возможно два способа получения рабочего тока:

• преобразованием энергии из силовой электросети (выделяют однофазные и трехфазные сварочники);
• генерацией электричества рабочих параметров из другого вида энергии.

Группировка по виду вырабатываемого тока:

• переменного;
• комбинированные, которые можно переключать с постоянного на переменный и наоборот;
• постоянного.

Способ преобразования электричества: изменением вольтажа и ампеража, выпрямлением – переменный ток преобразуется в постоянный.

Мобильность источников, питание дуги бывает стационарным (подключение к магистральным электросетям) и автономным (использование переносных генераторов или аккумуляторов).

Способ регулировки рабочих параметров дуги (напряжения, ампеража). В трансформаторах меняется число задействованных витков: положением шунта, подвижностью катушки, секционированием вторичной обмотки.

Градация источников питания по внешним характеристикам тока сварочной дуги – это оценка зависимости среднего напряжения на контактах (держателе электрода и клемме, закрепляемой на металле) от ампеража. Параметры вольт-амперной характеристики оборудования бывают двух видов:

• Падающая ВАХ характеризуется высоким напряжением холостого хода, превышающим рабочее до 2,5 раз.
• Жесткая отличается стабильностью напряжения на клеммах в процессе сварки. Ампераж короткого замыкания превышает номинальный сварочный в 2 или 3 раза.

Вольт-амперная характеристика источника определяется экспериментально. Когда подключают питание, измеряют напряжение на клеммах.

Выбор источника питания для дуговой сварки

Разумеется, помимо силовых характеристик сварочное оборудование выбирают по мобильности, габариту, весу. Говоря о достоинствах и недостатках источников питания, стоит начать с самого первого вида сварочников.

Трансформатор

Оборудование с вторичной обмоткой преобразует напряжение, за счет индуктивных полей с 80 вольт можно опустить напряжение до 20-ти. Это самый простой и громоздкий тип сварочного аппарата. Зато очень надежный, мало зависит от условий внешней среды, не боится влажности, запыленности. Трансформатор можно соорудить самостоятельно, нужный вольтаж получают за счет определенного числа витков вторичной обмотки. Коэффициент полезного действия оборудования довольно высокий, стоимость небольшая. Когда объем работы небольшой, сварщики с опытом работы предпочитают для гаража, дома приобретать трансформаторы.

Выпрямитель

Уже из названия ясно, что речь пойдет об источнике постоянного тока. Для преобразования используются полупроводники, они пропускают электричество только в верхнем диапазоне синусоиды. Благодаря использованию полупроводников, наличию электросхемы, возможности у выпрямителей шире, чем у трансформаторов. При смене полярности можно регулировать температуру на контактах: при прямой полярности сильнее греется электрод, при обратной – металл. КПД у выпрямителей выше, чем у трансформаторов, малые потери на холостом ходу.

Большой минус – сварочные аппараты очень греются, им периодически требуется передышка, чтобы прийти в норму или дополнительная система охлаждения.

Генератор

Электричество вырабатывается вращением вала в постоянном магнитном поле. Работают устройства на бензине, дизтопливе, есть стационарные установки на угле, брикетированном топливе. Главные достоинства:

• электричество со стабильными характеристиками;
• большой ампераж, до 1000 А.

Минусы – изрядные габариты, низкий КПД, плюс выхлопные газы, шум, вибрация.

Инвертор

Инверторный тип источников – самый технологичный. Небольшие размеры, высокая мощность, дополнительные функции: быстрый розжиг, стабильная дуга и другие. Бытовые устройства работают от сети 220 В, мощные установки подключают к трехфазным 380 В. Инверсия улучшает частотные характеристики до 50 кГц. Недостатки тоже есть: оборудование боится высокой влажности, низких температур, запыленности. Корпус профессиональных источников дополнительно оснащают защитой.