Разница между сваркой переменным и постоянным током

сварка переменным током О СВАРКЕ

Сварка переменным током обходится дешево и применяется в случаях, когда к качеству шва предъявляют низкие требования. Некоторые электроды для такого вида работ не подходят.

Работа сварщика
Переменный ток применяют, когда товар может быть не самого высшего качества.

Что такое переменный ток

Данный вид тока представляет собой организованное колебательное движение заряженных частиц. Причиной явления выступает электрическое напряжение, изменяющееся по синусоидальному закону. Электроток связан с ним прямой зависимостью: I=U/R. Значит, он постоянно меняется таким же образом.

Ток и напряжение этого вида характеризуются следующими параметрами:

  1. Мгновенным значением. Это сила тока i и напряжение u в текущий момент времени.
  2. Максимальной величиной. Это наибольшее отклонение от нулевого значения (Imax и Umax).
  3. Амплитудой. Это разница между наибольшими отклонениями.
  4. Частотой. Это число колебаний в единицу времени (f). Для сетевого тока показатель составляет 50 Гц (циклов в секунду).
  5. Периодом. Это длительность одного цикла колебаний в секундах (T). Величина связана с частотой: Т=1/f.

Тот факт, что электроток и напряжение постоянно меняются, сильно усложняет расчеты. Для их упрощения вводят т.н. действующее значение. Это постоянный ток (напряжение), эквивалентный данному переменному, т.е. вызывающий выделение такого же количества тепла в линейном проводнике.

Например, действующим значением является вольтаж 220 В в бытовой розетке. По факту, напряжение в ней постоянно меняется по синусоидальному закону от +311 до -311 В.

Что такое постоянный ток

Постоянным током называют упорядоченное движение заряженных частиц, отвечающее 2 условиям:

  • направление не меняется;
  • ампераж варьируется столь плавно, что индуктивные свойства цепи никак себя не проявляют.

Один полюс источника постоянного напряжения является отрицательным (-), другой — положительным (+). Принято считать, что ток движется в направлении от «+» к «-». Но в металлах, где свободными частицами являются отрицательно заряженные электроны, они перемещаются наоборот — от «-» к «+».

Постоянный электроток для сварки получают путем выпрямления переменного. Используют схему из диодов (вентилей) — полупроводниковых приборов, пропускающих электричество только в одном направлении. Для сглаживания пульсаций диодный мост дополняют емкостным фильтром.

схема сварочного аппарата постоянного тока
Сварочный аппарат на постоянном токе (схема).

Особенности применения

Работа электрического тока в проводниках заключается в 2 явлениях:

  1. Выделении тепла. Его количество пропорционально квадрату силы тока: Q=(I^2)*R, где R — сопротивление проводника.
  2. Создании магнитного поля. Его интенсивность возрастает, если проводник смотан в катушку.

Сварка основана на первом явлении. При движении электротока через воздушный промежуток образуется дуговой разряд, характеризующийся высокой температурой. Он вызывает плавление металла, вследствие чего кромки заготовок сливаются воедино.

Способность электротока создавать магнитное поле используют для понижения напряжения с помощью трансформатора. Он состоит из 2 не связанных между собой катушек. Первичная подключается к сети, и протекающий в ней электроток посредством переменного магнитного поля наводит ЭДС во вторичной. Коэффициент понижения напряжения зависит от соотношения числа витков в катушках.

Влияние сварочного тока на сварку

Согласно формуле Q=I²хR, тепловложение в процессе электросварки зависит от силы тока. Чем выше ее значение, тем глубже плавится металл.

Необходимо подобрать оптимальную величину, иначе возникают следующие дефекты:

  1. При заниженном токе — непровар.
  2. При завышенном — прожог металла, обширная сварочная ванна, деформация заготовок.

В обоих случаях шов становится менее прочным.

Факторы, влияющие на выбор показателей

Величину сварочного тока выбирают по 2 критериям:

  1. Диаметру электрода. Чем толще расходник, тем выше ампераж.
  2. Материалу обмазки. Например, рутиловыми электродами варят на меньшем электротоке, чем основными.

Диаметр расходника выбирают в зависимости от толщины заготовок.

Таблица влияния сварочного тока
Таблица влияния сварочного тока на различные показатели.

Выбор тока для сварки материалов

Рекомендуемый диапазон приводится на упаковке с расходниками. Точное значение определяют опытным путем.

Электрод 4 мм

Такими расходниками варят заготовки толщиной 4-6 мм. Устанавливают силу электротока в пределах 120-200 А.

Электрод 3 мм

Расходники с такой толщиной используют для соединения деталей со стенкой в 3-4 мм. Оптимальные значения сварочного тока находятся в диапазоне 80-160 А.

Электрод 2 мм

Тонким расходником варят сталь толщиной 2-3 мм. Выбирают ампераж между 40 и 80 А.

Сварочное оборудование переменного и постоянного тока

Работы по сварке производят с применением следующих аппаратов:

  1. Трансформаторов. Наиболее простые, дешевые и надежные устройства. Дают на выходе переменное напряжение.
  2. Выпрямителей. Отличаются от предыдущих наличием диодного или тиристорного моста, преобразующего переменный электроток в постоянный. По сравнению с предыдущим вариантом имеют большие размеры и вес, сложнее устроены и стоят дороже.
  3. Инверторов. Дают на выходе постоянный электроток. Отличаются компактными размерами.

Инвертор преобразует сетевой ток в следующем порядке:

  1. Выпрямляет.
  2. Превращает в переменный с высокой частотой (60-80 кГц). Эту функцию выполняет специальный электронный узел с быстропереключающимися транзисторами, управляемый микросхемой.
  3. С помощью преобразователя понижает напряжение до рабочей величины.
  4. Опять выпрямляет.

Повышение частоты электротока позволяет существенно уменьшить размеры и вес трансформатора. В результате сокращаются стоимость устройства и потери в нем.

Оснащение инвертора электроникой дает дополнительные преимущества в виде следующих функций:

  1. Горячий старт. Облегчает розжиг дуги путем кратковременного увеличения напряжения.
  2. Антизалипание. Сброс напряжения в ситуациях, когда расходник надолго коснулся заготовки (часто наблюдается при розжиге).
  3. Форсаж дуги. Состоит в кратковременном увеличении силы электротока в случае, когда есть риск затухания дуги. Чаще всего это происходит при замыкании электрода и заготовки каплей расплавленного металла.
  4. Стабилизация. Обеспечивает сохранение параметров режима сварки в условиях колебания напряжения на входе.

Инверторы стоят дороже прочих видов, но удобство работы и высокое качество шва разницу в цене оправдывает.

Различают аппараты для следующих видов электросварки:

  1. Тугоплавким расходником в среде защитного газа. Используют горелку с вольфрамовым или графитовым электродом и соплом для нагнетания аргона. В зону сварки подают присадочный материал в виде проволоки. Возможна работа устройства без подачи газа. Тогда в качестве присадочного материала используют полую проволоку, заполненную флюсом. Тот при выгорании превращается в газ.
  2. Плавящимся электродом. Такие расходники снабжены собственным флюсом в виде покрытия (обмазки). Помимо защитных компонентов, оно содержит легкоионизируемые, улучшающие горение дуги.

Аппараты для сварки плавящимися расходниками оснащены электрододержателем.

По назначению устройства делятся на виды:

  1. Для ручной сварки — аргонной и плавящимся электродом.
  2. Полуавтоматы. Предназначены для сварки тугоплавким расходником, присадочный материал подается механизированным способом.
  3. Автоматы. Работа ведется без участия человека в соответствии с заданными пользователем настройками. Агрегат оснащается тугоплавким электродом.

Что такое электроды постоянного и переменного тока

Электродом называют отрезок металлической проволоки, предназначенный для подведения электричества к заготовке. Изделия делятся на 2 вида:

  • плавящиеся;
  • тугоплавкие.

Изделия первого типа снабжены обмазкой. Она выполняет следующие функции:

  1. Образует защитный газ.
  2. Служит источником легирующих элементов.
  3. Поддерживает горение дуги за счет легкоионизируемых элементов. Для протекания электротока нужны свободные носители заряда. Присутствие в промежутке между расходником и заготовкой, помимо электронов, прочих ионов стабилизирует процесс.

Плавящиеся электроды делятся на виды:

  • универсальные — работают на любом виде электричества;
  • для сварки на постоянном напряжении.

Тугоплавкие электроды тоже относятся к универсальным.

Сварочные электроды
Электроды сварочные.

Отличия электродов постоянного и переменного тока

По виду обмазки расходники делятся на виды:

  1. Кислые.
  2. Целлюлозные.
  3. Рутиловые.
  4. Основные (фтористо-кальциевые).

Первые 3 вида являются универсальными, четвертый — предназначен для сваривания только на постоянном напряжении. Основные и рутиловые электроды наиболее распространены.

Особенность сварки на переменном электротоке заключается в менее стабильном горении дуги. Она крайне чувствительна к числу свободных носителей заряда. В обмазке основного типа содержится фтор, выступающий деионизирующим элементом. Он затрудняет горение дуги, поэтому на переменном напряжении такие расходники работают плохо.

Преимущество фтористо-кальциевой обмазки состоит в отсутствии органики, что исключает насыщение металла водородом и обеспечивает ему хорошую защиту от окисления. В результате шов получается прочным и пластичным.

Необходимо обращать внимание и на характеристики сварочного аппарата. Для старта дуги на переменном токе некоторые электроды требуют повышенного напряжения холостого хода — 70 или 90 В против стандартных 50. Это особенно необходимо при повторном розжиге, когда расходник покрыт шлаком. У большинства трансформаторов напряжение холостого хода составляет 50 В. Есть модели с дополнительным выходом, генерирующим напряжение холостого хода в 70 (В). Они стоят дороже. Для инвертора этот показатель составляет 89-93 (В).

Типы сварочных аппаратов
При выборе электродов следует учитывать тип сварочного аппарата.

Марки электродов для переменного и постоянного тока

На переменном токе можно варить расходниками:

  1. ОЗС-4, ОЗС-6, ОЗС-12 (рутиловыми). Предназначены для сварки углеродистых сталей.
  2. МР-3. Созданы для соединения низкоуглеродистых сталей. Рекомендованы начинающим сварщикам. Обеспечивают высокое качество соединения даже при наличии на заготовках грязи, ржавчины и влаги. Разновидность МР-3С предназначена для высокоуглеродистых и низколегированных сталей.
  3. АНО-4, АНО-6, АНО-21. Первая марка создана для низкоуглеродистых сталей, средняя — для углеродистых, третья — для высокоуглеродистых и низколегированных.
  4. WP. Вольфрамовые расходники.
  5. WL-15 и WL-20. Легированные вольфрамовые расходники.

Следующими электродами варят только на постоянном электротоке:

  1. УОНИ-13/55. Считаются лучшими для изготовления ответственных конструкций из углеродистой стали. При затухании дуги расплавленная обмазка сразу застывает на торце электрода, поэтому для повторного розжига его следует зачистить.
  2. ОЗЛ-8. Предназначены для сталей, легированных хромом и никелем. Используются при изготовлении узлов, испытывающих высокие нагрузки; создают прочный, устойчивый к окислению шов. Необходимо обеспечить плавное остывание металла, иначе возможно его растрескивание.
  3. Kobelco LB-52U (Япония). Созданы для изготовления ответственных конструкций из низкоуглеродистой стали. Часто применяются при отсутствии возможности выполнить двухстороннее обваривание, например при монтаже трубопроводов. Чувствительны к влажности обмазки, потому нуждаются в предварительной прокалке при температуре 300°С.
  4. ESAB OK 61.30 (Швеция). Электрод для нержавеющей стали.

Разница между сваркой переменным и постоянным током

Трансформаторы переменного тока имеют следующие преимущества:

  • низкую стоимость;
  • простую конструкцию;
  • высокий КПД;
  • надежность;
  • большой ресурс.

Недостатки:

  1. Низкое качество шва. Он получается широким и неровным из-за колебаний дуги.
  2. Большие потери металла из-за сильного разбрызгивания.
  3. Плохое горение дуги.
  4. Возможность варить только углеродистую сталь.

Сварку переменным током используют в следующих ситуациях:

  1. К качеству предъявляются низкие требования.
  2. Необходимо большое тепловложение, например при строительстве судов.

Аппараты постоянного электротока сложнее, дороже. Они характеризуются относительно большими потерями мощности, но обеспечивают высокое качество соединения и стабильность дуги. Помимо углеродистой стали, ими можно варить нержавеющую, а также цветные металлы (используют соответствующие электроды).

В сварке на постоянном электротоке различают 2 способа подключения:

  1. С прямой полярностью. Отрицательный полюс (катод) подключается к электроду, положительный (анод) — к заготовке.
  2. С обратной полярностью. Анод подключают к расходнику, катод — к заготовке.
Токи
Различие токов.

Обозначения сварочного тока для электродов

Маркировка расходников имеет вид дроби. Последняя цифра в знаменателе обозначает род тока. «0» расшифровывается как «только постоянный с обратной полярностью». Прочие цифры означают, что расходник является универсальным, т.е. может варить любым видом тока. При этом для постоянного зашифрована полярность, для переменного — минимально требуемое значение вольтажа холостого хода.

Данные сведены в таблицу:

Рекомендуемая полярность постоянного электротокаРазность потенциалов холостого хода источника переменного электротока, ВОбозначение
Обратная0
Любая50±51
Прямая2
Обратная3
Любая70±104
Прямая5
Обратная6
Любая90±57
Прямая8
Обратная9

Таким образом, цифра «5» в маркировке означает, что электродом можно варить:

  1. Постоянным током прямой полярности.
  2. Переменным, если напряжение на холостом ходу источника составляет не менее 70 В.

Дополнительная информация

При сварке постоянным током наблюдается неравномерное распределение тепловой энергии между заготовкой и электродом:

  1. Для плавящихся расходников. Анодное пятно холоднее катодного. Поэтому для соединения тонкостенных заготовок используют прямую полярность (чтобы не прожечь их), для толстостенных — обратную (для более глубокого проплавления).
  2. Для тугоплавящихся расходников. Анодное пятно, наоборот, горячее катодного.

Сварку тугоплавким электродом ведут только на прямой полярности, независимо от толщины заготовок. При обратном подключении, когда разряд бьет в расходник, он быстро засоряется.

svarkaved.ru
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.

Adblock
detector