Типы и настройка регуляторов тока для сварочного аппарата

Типы и настройка регуляторов тока для сварочного аппарата

Каждый способ регулирования способен положительно сказываться на работе сварочного агрегата, но есть у каждого метода и свои недостатки, которые желательно знать и уметь избегать неприятных ситуаций. Сварочный процесс является ответственной процедурой, поэтому становится определяющим практически любое отклонение от норм.

При помощи специальных регуляторов:

• Настраивается рабочий ток,
• Меняется магнитный поток.

Поэтому регулятор тока для сварочного аппарата выполняет важную функцию и в качестве основных методов регулировки используют: магнитное шунтирование, подвижность обмоток, а так же дроссели разных видов.

Практика сварочного обмана. Как не проколоться при выборе аппарата. Часть 2

Данная особенность аппарата, в условиях отечественных электросетей – безусловно важна. Если инвертор не справляется с просадкой в сети до 190В – грош ему цена. Работа в гараже или на даче, в местах, где сети не могут похвастать стабильностью, — будет просто невозможна. Даже если в вашей розетке стабильно 220В, то при использовании удлинителей в 30, 50 или 100 метров — просадок всё равно не избежать.

Обман, как и в случае с дополнительными функциями, вызван страхом производителей проиграть в конкурентной борьбе. Если все продавцы техники обещают, что их инверторы работают при 160 В в розетке, почему бы не заявить, что наш «Дуб» не может работать и при 120 В, не теряя при этом в качестве шва.

Простейший способ проверки работоспособности инвертора при пониженном напряжении – использовать устройство под названием ЛАТР. Лабораторный АвтоТрансформатор позволяет настроить нужные параметры напряжения и посмотреть, как сварочный аппарат, подключенный через прибор, будет справляться со сваркой. Как вы понимаете, данное оборудование найдётся далеко не в каждом гараже. В лаборатории Aurora данное устройство имеется, и тесты на работу при низком напряжении в сети мы обязательно будем проводить. Так что следите за обновлениями видео на канале Aurora Online Channel.

Другая крайность – обещание продавцов сварочной техники, что при 100-110В в питающей сети аппарат будет выдавать такой же результат сварки, что и при номинальном напряжении. Это, безусловно, не правда. Сварочный ток аппарата снижается пропорционально напряжению в сети. Вопрос только при каком напряжении в розетке качество шва при работе с данным диаметром электрода станет неприемлемым. Для некоторых аппаратов это 180 В, для других 160 В.

Ещё раз повторим, работа с питающим напряжением в 220 В является гарантией идеального сплавления кромок свариваемого металла, снижение напряжения – является нештатной ситуацией и ожидать высокого качества сварочного шва в таких условиях нельзя.

Судя по рекламе – сварка при сверхнизком напряжении в питающей сети является чуть ли не главным требованием к аппарату. Между тем, хотим обратить внимание покупателей, что сварка процесс многосоставной. Кроме собственно сплавления кромок металла, нужно провести значительный объём подготовительных работ. Разрезать заготовки, зачистить место сварки, в конце концов осветить рабочее место сварщика. А падении напряжения до 140-160В ни болгарка, ни даже освещение работать не будут.

Пределы регулирования сварочного тока

Эта характеристика позволяет понять, как сварочный аппарат справится с работой с разными диаметрами электродов. Чем тоньше свариваемый металл, тем меньше должен быть сварочный ток, и соответственно, диаметр выбранного электрода. Учитывая, что минимальный диаметр электродов в свободной продаже составляет 1.6 мм, ток для них должен быть в районе 40-50А. Для работы с большими толщинами заготовок, ток, напротив, должен быть высоким, для электрода 4мм, — 140-200А.

Стоит напомнить, что ток сварки подбирается в зависимости от диаметра электрода. Для приближённых расчётов используется формула:

Значения коэффициента k – можно узнать из таблицы:

Кратность регулирования сварочного тока вычисляется делением максимального сварочного тока на минимальный.

Iсв. max/Iсв. Min.

Для простейших бытовых ММА аппаратов данное соотношение должно быть не менее 2, для профессиональной техники и производственного оборудования — от 3 до 8.

Обман в данном случае может сводиться к преувеличению диапазона регулировок. Если аппарат выдаёт ток от 80 до 120А – работать с электродами тоньше 2.5 и толще 4 мм – будет сложно.

Устойчивость и стабильность процесса сварки

Любитель, который сталкивается со сваркой впервые, думает, что раз электрод «искрит» – значит аппарат работает. Это неверно. Если аппарат зажигает дугу, это совсем не значит, что процесс сплавления кромок свариваемого металла идёт так, как нужно.

Бывает, что аппарат даже выдаёт заявленные токовые характеристики, а сварка всё равно не идёт. И тут стоит обратить внимание на ещё один принципиальный момент – устойчивость системы: «Источник питания-Дуга». Для того чтобы процесс сварки был стабильным должны выполняться следующие условия:

Графически эти равенства определяются точкой пересечения статической Вольт-амперной характеристики дуги (СВАХ дуги) и статической внешней характеристики источника питания (Внешняя характеристика ИП).

Все эти ВАХ и СВАХ для обывателя – тёмный лес. А значит жулики будут этим беззастенчиво пользоваться. К примеру, есть два аппарата с одинаковыми токовыми характеристиками: EWM PICO 162 и наш, уже знаменитый «Дуб». Допустим оба аппарата выдают заявленный номинальный ток в 150А, при этом сварка PICO – просто песня. Аппарат не варит а шепчет. В то время как у владельца «ДУБа» — проблема… очень много брызг, дуга не стабильна и то обрывается, то прожигает дыры в заготовках. В чём может быть дело? Да как раз, в форме внешней характеристики источника. Так что соберитесь, и постарайтесь вникнуть в детали, о которых пойдёт речь далее:

СВАХ дуги представляет собой зависимость напряжения дуги от её тока, т.е. U дуги= ʄ (I дуги) (Напряжение дуги – есть функция от тока дуги).

Т.к. дуга является нелинейным элементом электрической цепи, то и СВАХ дуги будет иметь криволинейный характер и состоять из 3-х характерных участков: падающего, жёсткого и возрастающего.

При разных способах сварки СВАХ дуги реализуется только на некоторых участках. Для ММА сварки это падающий и жёсткий:

Положение СВАХ дуги зависит от длинны дуги

Удаляя электрод от детали сварщик удлиняет дугу напряжение при этом растёт (L1), приближая электрод к поверхности дуга уменьшается, а вместе с ней падает и напряжение (L3).

Внешняя характеристика источника питания

Внешняя характеристика источника питания представляет собой зависимость напряжения на внешних зажимах от тока, т.е. U источника = ʄ (I дуги). (Напряжение на внешних зажимах источника есть функция от тока дуги)

Внешняя характеристика может быть падающей (1), Жёсткой (2), или возрастающей (3).

Для каждого способа сварки, для того, чтобы добиться устойчивости процесса – необходим источник питания с определённой внешней характеристикой. Для ММА сварки источник питания в общем виде должен иметь падающую или круто падающую внешнюю характеристику:

Сварщик не может удержать дуговой промежуток неизменным. Длинна дуги во время сварки то увеличивается, то уменьшается, соответственно меняется и сила тока. При падающей внешней характеристике изменение длинны дуги сопровождается незначительными изменениями сварочного тока. Это значит, что размер сварочной ванны и геометрические параметры шва остаются постоянными. Чем круче падение графика внешней характеристики источника питания — тем меньше изменения тока. Сварщик может удлинять дугу не опасаясь её обрыва, или укорачивать её без опасения прожечь заготовку.

Давайте остановимся на падающей внешней характеристике подробнее, почему важна именно такая форма графика, и чем чреват обман? Предположим, что мы решили использовать для сварки аппарат с полого падающей внешней характеристикой, которой, кстати, часто грешат производители бюджетного сварочного оборудования. Некоторые производители в погоне за высокими токами, вместо номинального сварочного тока указывают ток короткого замыкания. При разработке дешёвого аппарата инженеры не мудрят, а создают источник с такой вот внешней характеристикой:

Ток короткого замыкания здесь, допустим, 200А, которые, недобросовестные продавцы обозначают как номинальный сварочный ток. Однако из данного графика видно, напряжение дуги при токе в 200А – равно нулю, а значит сварочный процесс будет невозможен. Для нормального сплавления кромок металла, напряжение 200-амперного источника должно быть в районе 28 В (откуда появилось это значение мы расскажем чуть позже, когда будем говорить об условной рабочей нагрузке), а значит максимальный сварочный ток приведённого на графике инвертора будет значительно ниже заявленного производителем значения.

Чем ещё плоха данная внешняя характеристика для аппаратов ММА?

При изменении длинны дуги – будет серьёзно меняться и выдаваемый ток аппарата. Как видите диапазон изменения тока при полого падающей характеристике – очень велик, а значит о стабильности сварочного процесса говорить не приходится: аппарат с пологой ВАХ будет то прожигать металл, то не проваривать его в зависимости от положения электрода относительно сварочной ванны. Так же можно сказать, что для сварки покрытым электродом не подходят аппараты с жёсткой или возрастающей внешней характеристикой. Добиться стабильного процесса сварки при таких условиях будет невозможно.

В случае с крутопадающей внешней характеристикой Источника питания диапазон изменения тока будет незначителен, а значит процесс сплавления металла – гораздо стабильнее:

Именно поэтому, для ММА сварки так принципиальна крутизна падения графика. Чем круче – тем стабильнее процесс.

У современных источников питания для ММА сварки внешняя характеристика может быть комбинированной и состоять из 4-х участков:

Такая характеристика обеспечивает соответствие инвертора специфическим требованиям к каждой стадии сварочного процесса.

1 участок – Высоковольтной подпитки

Формируется специальной цепью с напряжением холостого хода 80-100В и Током короткого замыкания 10-50А, для обеспечения стабильности сварочного процесса при работе на малых токах.

2 участок — пологопадающий или жёсткий

Формируется основной силовой цепью с напряжением холостого хода 40-60В, с наклоном 0-0.05 В/А.

Эти параметры выбирают на основе компромисса:

• Требования экономичности (чем ниже напряжение холостого хода, тем дешевле источник питания)
• Получение удовлетворительных сварочных свойств: чем выше напряжение холостого хода, тем выше надёжность зажигания и эластичность дуги.

3 участок — крутопадающий (рабочий режим)

Обеспечивает поддержание устойчивого дугового разряда при установленном значении сварочного тока. Наклон участка можно изменять при проектировании источника – чем он круче, тем выше стабильность тока при изменении длинны дуги. Именно падающая форма данного участка, как уже было сказано, — гарантирует постоянство глубины проплавления и эластичность дуги.

4 участок – Форсирование дуги

О данном отрезке мы говорили выше, когда разбирались с функцией Arc Force. Некоторые источники имеют регулировку форсажа, что позволяет изменять жёсткость дуги. Уменьшение форсирования снижает разбрызгивание, увеличение – позволяет добиться увеличения глубины проплавления и снижение возможности залипания электрода.

Техника безопасности . Сварочное производство связано с электрическим напряжением, в простонародье — ток. Ток невидим, но способен поразить человека до летального исхода.

Проверяем сварочные кабеля на исправность и подсоединяем к инверторному оборудованию. Обратный кабель с прищепкой на металл к минусовому разъему. Кабель с электрододержателем к разъему +. Электрод вставляем в электрододержатель.

При подключении аппарата к сети визуально оцениваем токонесущие кабеля на исправность. Убедились в исправности кабелей, включаем вилку в розетку и тумблер на приборе, предварительно установив регулятор тока в наименьшее значение. Если вентилятор охлаждения заработал ровно, без треска и шума, значит все хорошо.

Вес металла. При соединении тяжелых конструкций, соблюдайте меры предосторожности. Многотонные изделия при обрушении могут привести к летальному исходу или инвалидности.

Экипировка . Сварочное производство связано с высокой температурой. Сварщик должен иметь:

• холщовые рукавицы (краги);
• робу (специальный костюм);
• маску со светофильтром;
• респиратор для работы в замкнутых пространствах;
• ботинки на резиновой подошве.

Краги применяются при сварке на высотах, когда руки поднимаются вверх, а рукавицы в остальных случаях.

• сварочный аппарат;
• молоток;
• щетка;
• электроды.

Электроды подбираются под металл (углеродность, добавки) и по диаметру, от толщины металла и технических характеристик инвертора.

Основы сварки инвертором

Для начинающих, опытные сварщики советуют кабель держака приложить к телу, прижать локтем руки и обернуть его вдоль предплечья (от локтя до кисти), взять держак в руку. Так плечевой сустав будет тянуть кабель, а рука с кистью останутся свободными.

Способ поможет с легкостью манипулировать рукой.

Если держак взять просто в руку без обмотки предплечья кабелем, то в процессе сварки рука устанет и кистевые движения приведут кабель в болтающие движения. Что отразится на качестве сварного соединения.

Как варить инверторной сваркой правильно ? Устанавливаем на аппарате сварочный ток согласно диаметру электрода, типу соединения и положению сварки. Инструкция по настройке имеется на аппарате и пачке электродов. Принимаем устойчивую стойку, локоть отводим от тела (прижимать нельзя), одеваем маску и начинаем процесс.

Сварку инвертором для начинающих лучше начинать с металлических заготовок более 20 см.

Известно, что новичок, одевая маску и зажигая дугу перестает дышать, пытаясь на одном дыхании проварить всю длину заготовки. При коротких изделиях, появится привычка варить на одном дыхании. Поэтому, тренируйтесь на длинных заготовках, учась правильно дышать при сварке.

Заготовки (пластины) на рабочем столе можно положить в горизонтальной плоскости — вертикально к себе или горизонтально, без разницы.

Зажатый в держателе электрод вначале сварки ставите под углом 90 градусов (перпендикулярно) и отводите в сторону шва на 30-45 градусов. Зажигаете дугу и начинаете движение.

1. Если сварка выполняется углом назад, то наклон 30-45 градусов идет в сторону шва.
2. Если соединение происходит углом вперед, то наклон электрода от шва.

Расстояние между свариваемой поверхностью и электродом 2-3 мм, представьте, что вы ведете карандаш по листу бумаги.

Учтите, при сварке электрод сгорая уменьшается — постепенно приближайте плавящийся стержень к поверхности на расстояние 2-3 мм и удерживайте угол наклона 30-45 градусов.

Смотрите полезное видео, как научиться варить электросваркой для начинающих:

Как новичку научиться варить сварочным инвертором?

Сначала учимся зажигать и держать дугу. Чувствуйте грань, когда приближать электрод при сгорании к свариваемой поверхности, чтобы дуга не прерывалась.

Зажигают электрод двумя способами:

• постукиванием;
• чирканьем.

Новый электрод зажигается легко. У работающего стержня появляется шлаковая пленка, препятствующая поджигу. Нужно просто подольше постучать для разбития пленки.

1. На инверторных аппаратах для облегчения зажигания дуги встроена функция Hot Start.
2. Если новичок быстро приближает электрод к поверхности, включается функция Arc Force (форсаж дуги, антизалипание), увеличивает сварочный ток, предотвращая залипание электрода.
3. При залипании плавящегося стержня, функция Anti Stick отключает ток, предотвращая перегрев инвертора.

Видео: что такое форсаж дуги на сварочном инверторе и как его применить.

Новичку лучше сначала учиться на ниточном шве, электрод ведется ровно, без колебательных движений.

После освоения ниточной технологии, переходите к свариванию металла с колебательными движениями. Которые применяются при толстом металле для прогрева, задерживая электрод в определенной точке с помощью движений — елочкой, зигзагами, спиралью или своим методом.

В начале соединения проводим слева-направо несколько движений образуя сварочную ванну и пошли вдоль шва делая колебательные движения. Угол наклона электрода 30-45 градусов. После прохода отбиваем шлак молотком и зачищаем щеткой. Берегите глаза, одевайте очки.

Совет: в конце сварочного шва, делаете колебательные движения в стороны и убираете электрод в сторону наплавленного металла. Эта хитрость придаст сварному соединению красоту (избавит от кратера).

Видео: как варить угловое соединение, встык и внахлест.

• однопроходные (одним проходом восполняется толщина металла);
• многопроходные.

Однопроходной шов выполняется на металлах до 3 мм. Многопроходные швы накладываются при больших толщинах металла.

Сварщики проверяют качество шва молотком — наносят удар рядом со швом. Если шов гладкий, без неровностей, то после удара шлак слетает полностью, ему не за что зацепится. Важно подбирать правильный температурный режим: перегретый шов (каленый) сломается, недогретый — риск непровара.

Ток подбирают исходя от диаметра электрода, в теории 30 А на 1 мм диаметра электрода.

Прямая и обратная полярность при сварке инвертором

Рассмотрим полярность при сварке инвертором. При соединении на постоянном токе, движение электронов постоянное, что уменьшает разбрызгивание расплавленного металла. Шов получается качественным и аккуратным.

На аппарате имеется выбор полярности. Что такое полярность — это направление движения электронов в зависимости от подключения кабелей к разъемам оборудования.

1. Обратная полярность при сварке инвертором — минус на заготовке, плюс на электроде. Ток течет от минуса к плюсу (от заготовки на электрод). Электрод нагревается сильнее. Применяется для сварки тонких металлов, уменьшен риск прожога.
2. Прямая полярность — минус на электроде, плюс на заготовке. Ток движется от электрода к заготовке. Металл греется больше электрода. Применяется для сварки толстых металлов от 3 мм и резке инвертором.

На пачке с электродами указывается полярность, эта инструкция поможет правильно подсоединить провода к оборудованию.

Сварка тонкого металла инвертором

Суть соединения тонких пластин сводится к подбору электродов малого диаметра и настройке сварочного тока. Например, для металла толщиной 0,8 мм берут электроды диаметром 1,8 мм. Ток на инверторе выставляют в 35 А.

Технология происходит прерывистыми движениями. Посмотрите видеоролик, где подробно показывается соединение тонких пластин.

Как резать металл сварочным инвертором

Чтобы правильно прожечь отверстие в трубе, на аппарате выставляем ток 140 А для электрода в 2,5 мм. Зажигаем электрод, ставя его на одном месте для прогрева металла и вдавливаем. Передвигаем электрод на новое место, прогреваем и вдавливаем. Постепенно, прорезаем в трубе отверстие.

Пластину при резке лучше ставить вертикально, чтобы расплавленные сопли стекали вниз. Если резать в горизонтальном положении, то снизу реза застынут сосульки. Вот и все хитрости!

Новичков терзает вопрос, какая полярность проводов при резке инвертором лучше?

1. При резке электросваркой — прямая полярность предпочтительней. Зона расплавления узкая, но глубокая.
2. При обратной полярности — зона расплавления широкая, но неглубокая.

Резать электросваркой не рекомендуется (происходит выплавление металла из зоны реза). Лучше взять болгарку и отрезать нужный кусок.

Устройство сварочного трансформатора

Рассмотрим подробнее сварочный трансформатор: устройство и принцип действия. Регулировка тока в сварочном трансформаторе (далее – СТ) осуществляется по двум основным схемам:

1. В первом случае, применяется трансформатор с нормальным рассеянием магнитного поля, которое осуществляется совмещённым или отдельным дросселем. Непосредственно сама регулировка сварочного тока производится изменением воздушного зазора в магнитопроводе дросселя;
2. Во втором случае, регулировка гаджета осуществляется за счет управления рассеянием магнитного поля. Этот процесс может осуществляться следующими методами:

• изменением размеров воздушного промежутка между первичной и вторичной обмотками;
• согласованным изменением числа витков первичной и вторичной обмоток;
• применением подмагничиваемого шунта. Он изменяет магнитную проницаемость между стержнями магнитопровода, чем и осуществляется регулировка сварочного тока.

Конструкция и органы управления однопостовым сварочным трансформатором с подвижными обмотками (т. е. работающим по первой схеме) приведены на рисунке.

Органы управления сварочным трансформатором. Ист. http://moiinstrumenty.ru/svarochnyj/svarochnyi-transformator-svoimi-rukami.html.

Магнитопровод с катушками и механизмами помещается в защитный кожух, который имеет жалюзи для охлаждения. Регулировка величины сварочного тока в таком СТ осуществляется с помощью подвижной обмотки, которая перемещается посредством ходовой гайки и вертикального винта с ленточной резьбой. В движение последний приводится при помощи рукоятки.

Сварочные провода подключаются к специальным зажимам. СТ представляет собой массивную конструкцию (очень тяжёлый сердечник). Поэтому, для погрузо-разгрузочных работ, он оснащён рым-болтом, а для перемещения по рабочему объекту – транспортной тележкой и ручкой.

Подбор газа и настройка сварочного полуавтомата по его расходу

Выбор защитного газа – фактор, не выбираемый исполнителем по желанию. То, какой конкретно газ будет использован в конкретной сварочной задаче, определяется несколькими факторами. Наиболее существенные их них – материал соединяемых элементов, их толщина и дополнительные требования по качеству исполнения.

Исходя из этого мы рекомендуем придерживаться следующих рекомендаций:

• Углекислый газ как наиболее дешевый вариант защитного покрытия сварочной ванны предпочтителен. Но стоит помнить, что несмотря на глубокий проплав, его применение дает довольной грубый шов. Поэтому для изделий с высокими требованиями по эстетике или аэродинамике такой вариант не подходит;
• Сочетание аргона и углекислоты в пропорции 3:1 отлично подходит для сварки тонкостенных конструкций. Брызгообразование при этом минимально. Конечный шов отличает высокое качество во всех отношениях;
• Алюминий и алюминиевые сплавы требуют применения чистого аргона;
• Оптимальным вариантом защиты для соединения нержавейки является аргон (98%) с небольшой добавкой углекислого газа (2%).

Осуществлять контроль правильности соблюдения этого фактора можно даже визуально. Если при формировании шва он получается пористым, это говорит о том, что воздух попадает в рабочую зону и взаимодействует с раскаленным металлом. То есть, подачу защитного газа необходимо увеличивать. А вот чрезмерный расход газов определить может только человек с большим опытом. Как правило, это осуществляется на слух при работе с одной и той же моделью полуавтомата.

Расстояние от сопла горелки до торца сварочной проволоки. С увеличением выпуска ухудшается газовая зашита зоны сварки. При малом выпуске усложняется техника сварки, особенно угловых и тавровых соединений.

Вылет и выпуск зависят от диаметра электродной проволоки:

Диаметр проволоки, мм

Вылет электрода, мм

Выпуск электрода, мм

Расход газа, л/мин

Оптимальная совокупность параметров режима делает процесс стабильным на трех стадиях:

1 — при зажигании дуги и установлении рабочего режима сварки;
2 — в широком диапазоне рабочих режимов;
3 — в период окончания сварки.

Процесс сварки считается стабильным, если электрические и тепловые характеристики его не изменяются во времени или изменяются по определенной программе. В связи с этим механизированную сварку в защитных газах ведут стационарной дугой, импульсно-дуговым способом, с синергетической системой управления.

Правила работы с балластными реостатами

Несмотря на простоту конструкции и применения балластные реостаты требуют выполнения определенных правил эксплуатации:

• Изучить, запомнить и работать только при соблюдении условий, изложенных в техническом паспорте аппарата. Не забывать учитывать климатические условия.
• Не работать с РБ в условиях густой пыли или рядом с местами, где много газа или пара, что очень быстро разрушает электроизоляцию в устройстве.
• Постоянно проверять аппарат в лаборатории по ГОСТу РД 03-614-03.

Чертеж баластника и график напряжения.
При перегреве реостатов нужно подключать к дуге несколько реостатов – в последовательном порядке. Ну а если сварочный ток меньше, то сопротивление следует повышать.

В работе с алюминием, к примеру, переменный ток нужно регулировать в очень небольших пределах, всего лишь до 20%. В этом случае происходит неполная компенсация постоянной составляющей тока.

Если вести речь о полной компенсации, то нужно использовать аппараты марок УКДН или УДГУ, которые оснащены батареями конденсаторов.