Як працює електрозварювання

Зварювальний апарат.

Зварювальний апарат для електродугового зварювання складається, в принципі з двох частин – джерело притания, що приймає напруга від побутової мережі і безпосередньо, зварювальний вузол – тримач електрода, електрод і нульовий провід. У момент короткочасного торкання електродом місця з’єднання виникає пробій (проскакує іскра) повітряного проміжку. У цей момент зварнику необхідно, з одного боку, встигнути відсунути розігрітий кінчик електрода від металевої деталі, що б уникнути прилипання, а з іншого боку, утримати відстань між електродом і деталлю мінімальним, що б зберігалася дуга.

Дуга являє собою тривалий електричний розряд між кінцем електрода і областю зварного шва виробу (дугового зоною). Температура катодної області електрода перевищує 3000 градусів, при відносно невеликому значенні різниці потенціалів – 20-25 Ст. При запалюванні дуги спочатку відбувається пробій повітряного проміжку електронами, потім, протягом мікросекунд, процес стабілізується і в дуговому проміжку, в результаті іонізації електронами молекул газів, з’являється також іонна провідність. Стабілізатором горіння дуги є плавящаяся і випаровується обмазка електродів.

При зварюванні електрод плавиться під дією високої температури. На кінці електрода утворюється крапля розплавленого металу, яка відривається і переноситься на метал вироби. При цьому переноситься до 95% матеріалу електрода, решта ж перетворюється в пар і бризки. Розміри крапель та швидкість їх утворення залежать від сили струму, діаметру електрода, довжини дуги і ряду інших умов. Електроди для покриваються оболонкою, що утворює шлак, вкриває краплі металу. Тому вони не замикають дугового проміжок при його проходженні.

Джерело живлення – зварювальний трансформатор. Трансформатор є основним елементом джерела живлення зварювальної системи. Він необхідний для зниження мережного однофазного напруги з 220 В до необхідного для зварювання значення – 50…80 Ст. Специфічні умови роботи трансформатора (дуговий режим) вимагають максимальної віддачі потужності в момент зварювання. Зварювальні трансформатори орієнтовані на перебіг великих струмів. У побутових конструкціях це струми до 200 А. У найпростішому випадку трансформатор можна використовувати, безпосередньо підключаючи його до електрода. Найчастіше, побутові зварювальні апарати для здешевлення та полегшення конструкції конструюються саме за такою схемою, як показано на першому малюнку.

Для поліпшення характеристик зварювального апарату використовуються різні додаткові елементи ланцюга. Зокрема, поширеним способом поліпшення стійкості дуги є включення баластного опору, балластніка. Балластник виготовляється з дроту з великим питомим опором (ніхром). Отриманий опір в соті частки Ома смягает вольт-амперну характеристику трансформатора. В результаті, хоча і відбувається втрата потужності в 20-30 відсотків, дуга стає менш примхлива до дій зварника, оскільки допускає меншу точність розташування електрода относітьльно металу. Поліпшення характеристик зварювального апарату.

Певною проблемою для зварювання є використання змінного напруги електричної мережі. При цьому дуга, умовою існування якої є перенесення крапель металу в одному напрямку (з електрода), очевидно підтримується тільки в короткі проміжки часу (на піку синусоїди). Для збільшення довжини цього проміжку замість баластного опору ставиться дросель. Завдяки самоіндукції котушки дроселя, синусоїда “розмазується”, збільшуючи тим самим ефективність апарату. Таке рішення досить дорого, і веде до збільшення розмірів і ваги апарату, тому використовується, як правило, в промислових стаціонарних пристроїв для зварювання.

Іншим шляхом подолання даного недоліку є випрямлення струму за допомогою одного або декількох діодних мостів. Горіння зварювальної дуги при використанні постійного струму більш стабільно, шви виходять якіснішими, легше підтримуються знижені значення зварювальних струмів. Існують типи електродів, зокрема електроди для зварювання нержавіючої сталі, які працюють тільки на постійному струмі. Втім, електроди, призначені для змінного струму, які нормально працюють і на постійному струмі. Постійний струм в побутових зварювальних апаратах виходить шляхом випрямлення змінного струму з допомогою напівпровідникових випрямних мостів. Діодний міст підключається до виходу зварювального трансформатора.