Современные сварочные аппараты, инверторы, представляют небольшое устройство, доступное к переноске и облегчающее сваривание (по сравнению с прежними трансформаторами). Научиться варить инвертором значительно проще, чем трансформаторным устройством. Поэтому сварка больше не является прерогативой профессионалов, стала популярным занятием, доступным к овладению и применению на собственном участке. Рассмотрим, как научиться сваривать металл с использованием инвертора.
Устройство и принцип работы инверторного сварочного аппарата.
Устройство сварочного инвертора: как возникает дуга?
Инвертор представляет собой металлический ящик небольших размеров (до 0,5 метра), весом до 10 кг. Главная задача сварочного аппарата — производить ток заданных параметров. Для этого инвертор преобразует ток из сети (переменный 220 Вольт) в сварочный. Сварочный ток большинства бытовых аппаратов является постоянным.
Прямое и обратное подключение тока.
Каждый инвертор имеет две клеммы: катод (обозначается «-») и анод (обозначается «+»). В одну клемму вставляют электрод, а вторая соединяется со свариваемым металлом. После подачи электрического тока образуется общая электрическая цепь. При небольшом разрыве цепи (с расстоянием в несколько миллиметров) в месте разрыва происходит мгновенная ионизация воздуха и возникает сварочная дуга.
Основное выделение тепла происходит в дуге. Температура ее горения составляет 5000-7000 ºC. Это выше температуры плавления всех используемых металлов. При горении дуги кромки металлов и электрод расплавляются и перемешиваются. Шлак — более легкий материал, он всплывает на поверхность и защищает основной металл от окисления и насыщения азотом. После застывания образуется сварной шов.
Полярность тока и параметры сварки — что это такое?
Классификация сварочной дуги.
Сварочный ток может двигаться от катода к аноду и, наоборот, от анода к катоду. Так образуется разная полярность тока. При движении тока от катода — прямая полярность. При обратном движении (от анода) — обратная. Для чего нужна прямая и обратная полярность?
Использование разной полярности связано с тем, что более высокая температура будет на той клемме, к которой поступает электрический ток. Если ток прямой полярности, более высокая температура образуется на аноде (то есть на свариваемой поверхности). Это наиболее распространенный вид сварки, с ним работают большинство начинающих сварщиков. Если ток обратной полярности, более высокая температура образуется на катоде (к нему подключен электрод). Такое требуется при работе с тонколистовым металлом и тех марок стали, которые нельзя перегревать (например, высоколегированных).
Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемых деталей. Размер электрода и сила электрического тока находятся в пропорциональной зависимости друг от друга: чем толще электрод, тем сильнее ток. Для ориентировочных расчетов принимают, что сила тока равна диаметру, умноженному на 3,5. То есть для электрода 3 мм сила тока составит: 3 * 3,5 = 105 А.
Поскольку на силу тока также влияет расположение шва (горизонтальное, вертикальное или потолочное), материал электрода, то начинающему сварщику проще пользоваться таблицей соответствия силы тока диаметру электрода и выбора диаметра по толщине свариваемых элементов (рис. 1 и 2 соответственно). Далее можно варить металл инвертором.
Преимущества инвертора перед трансформатором
Рисунок 1. Таблица соответствия толщины металла и диаметра электрода.
При обучении проще овладеть искусством сварки с помощью инвертора. Сваривать металл инвертором легче, потому что устройство обеспечивает постоянный ток сварки (независимо от колебаний напряжения в сети). Вследствие этого дуга горит устойчиво, металл разбрызгивается незначительно. Величина сварочного тока регулируется плавно.
Варить сварочным инвертором удобно для начинающих благодаря наличию дополнительных функций. Например, в инверторе может быть запроектирован «Горячий старт» (Hot-Start), он увеличивает сварочный ток в начале работы (чем облегчает розжиг дуги). Другая функция «Сильная дуга» (Arc-Force) включается в работу, когда сварщик слишком близко приближает электрод к металлу. В таком случае инвертор автоматически увеличивает ток, ускоряет плавление и не допускает залипания.
В случае залипания включается функция «Анти-залип» (Anti-Sticking). Она снижает ток и дает возможность оторвать электрод от металла и продолжить сварку. При работе инвертора расходуется относительно небольшое количество электричества. Например, для сваривания электродом диаметром 3 мм необходим ток напряжением 4 кВт (что соответствует работе двух электрочайников). Экономия электричества окупает относительно дорогую цену инвертора.
| Инвертор | Трансформатор | |
| Устойчивость дуги | Хорошая | Средняя |
| Зависимость от колебания напряжения в сети | Низкая | Высокая |
| Потребление электроэнергии | Ниже, соответствует бытовым нормам | Выше, превышает бытовые нормы |
| Вес сварочного аппарата | 7-10 кг | 20-50 кг |
Меры безопасности при сварке
Рисунок 2. Диаметр электрода и сила тока.
Перед началом работ пространство в радиусе нескольких метров освобождается от деревянных и других легковоспламеняющихся предметов. Это важно для начинающего сварщика. Сварочный электрод или его обломок имеют большую температуру, они способны поджечь оказавшиеся рядом доски, ящики, бумажный мусор. Обязательно надевается одежда, закрывающая все тело (длинные брюки, кофта с длинными рукавами). Это также важно для начинающего, поскольку в процессе разбрызгивания капли металла могут попасть на открытую кожу рук или ног. Обязательно надевается на лицо защитная маска с темным стеклом (светофильтром). Для солнечного света это стекло непроницаемо. Горение дуги через светофильтр будет видно.
Наблюдать за дугой без защитного стекла опасно, можно получить ожог глаз. Слабая степень ожога (один-два раза посмотрел на дугу) приводит к образованию светлых пятен перед глазами («нахватался зайчиков»). При средней степени ожога глаза болят и чешутся (возникает ощущения песка в глазах). Сильная степень ожога приводит к частичной или полной потере зрения.
Как разжечь дугу?
Правила техники безопасности при сварке.
Для сваривания металлических поверхностей необходимо научиться зажигать дугу и поддерживать ее. Вначале необходимо подключить клеммы инвертора. Мы будем работать с током прямой полярности, поэтому в клемму катода (« — ») вставляем электрод. Для простоты работы возьмем электрод диаметром 3 мм. Сварка более толстым электродом сложнее, приводит к колебаниям длины дуги и нестабильному горению, требует большего профессионализма. Выставляем ток 100 А (для электрода 3 мм и горизонтального расположения свариваемых поверхностей). Берем в руки ручку клеммы с электродом, включаем инвертор (подаем ток) и надеваем защитный экран.
Сварка без защитного экрана запрещена во избежание потери зрения.
Ощущение некоторого неудобства не стоит здоровья глазного аппарата. Перед розжигом дуги конец электрода обстукивают о металл, чтобы удалить обмазку с его края. Это облегчает розжиг. Существуют и применяют два вида розжига:
- Чирканье. Надо поднести электрод к поверхности металла и чиркнуть им (действие похоже на зажигание спички). Так разжигают новый электрод.
- Касание. Электрод подносят к металлу и слегка касаются его поверхности, после чего сразу отводят на расстояние нескольких миллиметров. Так разжигают электрод, когда сварка прервалась (произошло залипание или сварщик слишком удалил стержень от поверхности металла).
Процесс сварки: как поддержать дугу?
Схема сварки дугой.
Важно соблюдать небольшое (3-5 мм) расстояние между металлом и электродом. Это расстояние называют длиной дуги. При его увеличении дуга перестает гореть.
Длина дуги ориентировочно равна диаметру электрода. То есть для устойчивого горения и ровного сварного шва при электроде 3 мм необходимо удерживать расстояние 3-5 мм от свариваемых поверхностей.
Если электрод слишком приблизился к поверхности металла, происходит короткое замыкание: электрод прилипает к металлу. Чтобы оторвать электрод от свариваемой поверхности, надо наклонить его в другую сторону или выключить инвертор. При прекращении подачи электричества электрод отлипает.
Угол наклона электрода может быть разным. Начинающему сварщику лучше придерживаться около 70º от поверхности металла (то есть с небольшим отклонением от вертикального положения).
Рисунок 3. Траектории движения электрода при дуговой сварке.
Для того чтобы варить качественно, необходимо научиться визуально (сквозь щиток светофильтра) оценивать размер сварной ванны. Ширина красноватой лужицы в светофильтре должна превышать толщину (диаметр) электрода в 2 раза.
На размер ванны влияет скорость перемещения электрода. Если он перемещается слишком медленно, образуется слишком много расплавленного металла и широкая сварная ванна, которая препятствует взаимодействию дуги со свариваемой основой, образуя непровары. Если дугу перемещать слишком быстро, возникнет недостаточное расплавление кромок и, как следствие, также непровар.
Первые шаги в сварке
Первые сварочные операции стоит пробовать выполнять на любой ненужной металлической поверхности. После розжига дуги надо вести электрод над металлом, стараясь получить ровный сварной след. Когда стало стабильно получаться воспламенять дугу, можно приступить к свариванию поверхностей. Их располагают встык друг к другу, получают дугу и проводят электродом вдоль линии соединения. При этом движения должны быть не прямолинейными (вдоль шва), а колебательными (то вправо, то влево). Типичный рисунок движения электрода при сварке приведен на рис. 3.
После охлаждения слой шлака снаружи сбивают молотком и оценивают качество соединения визуально. Хороший сварной шов должен быть одинаковой толщины, без видимых пустот и щелей.
После упражнений в течение одного-двух часов у большинства начинающих сварщиков стабильно получается разжигать дугу и поддерживать ее горение. Можно выполнить простые соединения металлических поверхностей. Когда научишься работать сварочным инвертором, сможешь выполнить самостоятельно разнообразные работы на приусадебном участке.
