Сварочные аппараты для сварки алюминия

На этапе изобретения сварочного процесса, однозначно встал вопрос безопасности сварщика. Необходимо было понизить разницу потенциалов между двумя проводами на выходе сварочного аппарата. В современных трансформаторах напряжение холостого хода составляет не более 70 В, что считается безопасным, но для бытовых аппаратов напряжение на выходе не превышает 50 В.

Выходное напряжение ни на что более не влияет, кроме как на момент воспламенения дуги. Сварочный ток – характеристика более значимая для всего процесса сваривания деталей. Сила тока бытовых аппаратов может составлять 150 – 200 А, для промышленных она значительно выше и достигает порой 500 А. Для качества производимых швов и сваривания различных, не черных металлов важно: переменный ток, или он постоянный.

Кроме этого важна частота коммутации тока, в зависимости от предназначения аппарата, она может составлять 50 кГц и более. Как правило, этот параметр варьирует в пределах 25 – 40 кГц, для аппаратуры бытового применения. Иногда профессионалов интересует время активной работы аппарата, это значение дается в процентах от общего времени включения аппарата. Это основные характеристики, которые влияют на сварочный процесс.

Типы сварочных аппаратов:

  • трансформаторы;
  • выпрямители;
  • инверторы;
  • аппарат для газосварки, газовые баллоны.

Методы выполнения сварки:

  • ручной (MW);
  • полуавтоматический (SA);
  • автоматический (A).

Тип защитной среды может формироваться:

  • от обмазки электрода;
  • от подаваемого газа (двууглекислый, либо аргон, гелий);
  • от применяемого флюса, порошка.

Разновидности сварки:

  • электродуговая, аргонодуговая (TIG; MIG/MAG; MMA)
  • контактная, конденсаторная;
  • импульсная;
  • газовая;
  • лазерная;
  • плазменная.

Алюминий, как материал занимает доминирующие позиции в производстве. Он легкий, мягкий, относительно дешёвый, но когда дело касается сварки, очень прихотливый.

При расплавлении алюминия, за счет контакта с воздушной средой, на его поверхности образуется оксидная пленка, которая имеет большую температуру плавления (около 2000°С), нежели сам алюминий (650°С).

Умение и мастерство сварщика позволяет механически очищать поверхность свариваемых деталей прямо во время процесса сварки. Это довольно сложно, к тому же влечет значительный расход инертного газа и затраченного времени на сварку.

Отсюда возникает основное требование к аппаратам, предназначенным для сварки алюминия. Современные аппараты оснащаются технологией, которая позволяет очищать металл в процессе сварки. Эту функцию на себя берет электрическая дуга. Но всё-таки, предварительно необходимо зачистить поверхность металла и обработать его ацетоном или специальным раствором.

Почему для сварки алюминия используют переменный ток

Предположим вы обладаете простым аппаратом, который не предполагает большого количества настроек, а имеет только тумблер включения питания, регулятор выходного тока и выбора его полярности. Для выполнения сварочных работ по листовому алюминию обычно хватает 150 А, но техническое оборудование должно иметь небольшой запас, значит на выходе максимальный ток должен составлять 175 А. Руководствуйтесь правилом 30 – 40 А на 1 мм толщины металла, установите нужное значение силы тока. Затем в процессе работы вы сможете определить, если этот параметр требует корректировки в большую или меньшую сторону.

Сварка алюминия без защитного газа невозможна, поэтому убедитесь, что ваш аппарат подключен к баллону с аргоном, и инертный газ поступает к сварочному пистолету. В таких аппаратах иногда прилагается ножная педаль, которая открывает соленоидный клапан и контролирует выходной ток.

al_welding_equipment

Итак, почему же переменный ток? Дело в том, что постоянный ток имеет полярность либо отрицательную, либо положительную. Если на электрод подать отрицательный полюс, то поток электронов будет направлен от электрода к поверхности металла, следовательно, тепловая энергия также будет передаваться только металлу. Так получается сконцентрированный нагрев в определенном месте. В этом отличительная особенность TIG сварки. Изменив полярность электрода, мы получим поток электронов в обратном направлении, и, что важно, прогрев самого стержня, а не поверхности металла. Стержень в таком состоянии становиться непригодным для дальнейшей работы. Но в использовании тока обратной полярности есть одна положительная вещь – это очищающее действие, то есть ток обратной полярности разрушает окись на поверхности жидкого алюминия. Таким образом появляется возможность получить чистую сварочную ванну.

Одновременное использование положительных сторон тока прямой и обратной полярности, приводит к идее применять переменный ток. Работа на переменном токе дает возможность точечно прогревать область сварки и пользоваться очищающим действием.

Владение техникой сварки приходит с опытом, но возможности аппарата бесспорно влияют на конечный результат. Есть аппараты, которые позволяют выбирать режим сварки, плавно увеличивать или уменьшать ток, менять частоту переменного тока и устанавливать некоторые другие настройки. Конечно, это влияет на стоимость оборудования.

TIG (Tungsten Inert Gas) сварка позволяет выполнять очень качественные швы. В местах ответственных соединений используют именно такую сварку. Вольфрам применяется как неплавящийся электрод, а в качестве инертного газа используется аргон. Если применить другой газ, скажем гелий, то в его среде электрическая дуга имеет большую температуру и это позволяет разрушать оксидную пленку, даже позволяет производить сварку алюминия на постоянном токе.

Сварка алюминия

В профессиональной технике имеются двухтактные и четырехтактный режимы работы. Двухтактный режим работы означает, что при нажатии кнопки на сварочном пистолете зажигается дуга, и процесс сварки продолжается до того момента пока кнопка зажата, как только кнопку отпустили процесс прекращается. Четырехтактный режим – при нажатии кнопки зажигается дуга, процесс сварки продолжается даже если кнопку отпустили, до того момента пока не зажмете кнопку вторично, после этого процесс сварки прекращается постепенно с временной задержкой, и сварочный ток на этом интервале времени уменьшается до нуля. Это позволяет избежать образования глубокого кратера в окончании шва.

Принцип действия конденсаторной сварки отличается тем, что в качестве энергии используется заряд, накопленный конденсаторами. Выход энергии происходит мгновенно, благодаря чему металл не успевает сильно нагреться, следовательно, уменьшается вероятность деформаций. При выходе большой порции энергии зона соприкосновения металлов нагревается, их соединение происходить в момент усадки. Конденсаторную сварку называют еще контактной.

Импульсная сварка, когда дополнительные импульсы тока накладывается на основной сварочный ток. Значение импульсов тока превышает основной ток примерно в 5 раз, этого достаточно для того, чтоб заставить металл в сварочной ванне активно перемешиваться, вследствие чего разрушаются оксидные пленки на поверхности металла. Импульсная сварка применяется для сварки алюминия, меди, никелевых сплавов и др.

Сварочные аппараты, в которых предусмотрено микропроцессорное управление, позволяют:

  • регулировать предварительную подачу газа;
  • регулировать уровень фонового тока;
  • устанавливать время подъема тока до рабочего значения;
  • регулировать уровень рабочего тока;
  • устанавливать время спада тока;
  • регулировать процентное соотношение времени действия импульса ко времени его отсутствия;
  • устанавливать баланс и частоту переменного тока;
  • выбирать импульсный режим работы;
  • режим ручной дуговой сварки MMA (manual metal arc);
  • режим TIG (tungsten inert gas) сварка вольфрамовым электродом в среде инертных газов;
  • режим MIG/MAG (metal inert gas/ metal active gas) полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в среде защитных газов.

Для всех видов дуговой сварки самым популярным стал аппарат инверторного типа. Задача инверторов преобразовать переменный ток в постоянный с пониженным напряжением, после чего вновь преобразовать в переменный, но уже повышенной частоты. В результате получаются высококачественные сварные соединения. Инверторы значительно легче по сравнению с трансформаторами. Инверторы обеспечивают высокий КПД и аккуратность в работе.