Виды сварочных аппаратов: трансформаторы, выпрямители, инверторы, полуавтоматы и другие

Принцип работы трансформаторного сварочного аппарата

Современные трансформаторные сварочные аппараты отличаются надежностью и неприхотливостью. Работают они на частоте 50 Гц. Электрический ток преобразовывается с помощью трансформатора. Происходит это следующим образом. Сначала ток напряжением 220В подается на первичную обмотку трансформатора. Он намагничивает составной сердечник, который создает переменное магнитное поле. В результате возникает переменный ток во вторичной обмотке, но его параметры уже другие: напряжение – 50-90В, сила тока – 100-200А. Последняя величина напрямую зависит от количества витков во вторичной обмотке трансформатора. Регулируется она механическим путем. Пример такого устройства – WESTER ARC 130.

Так выглядят сварочные трансформаторы

Что представляет собой «инвертор»?

«Инвертор» относится к инновационным устройствам для сварки. Принцип его работы заключается в способности преобразовывать электрический ток, поставляемый по переменным сетям (самым распространенным), в выпрямленный постоянный, а после — и переменный с нужной частотой, а также силой, достаточной для осуществления качественной сварки. Для этого используется встроенный выпрямитель «инвертора».

Исследуем более подробно принципы работы инверторного агрегата.

После выпрямления ток сглаживается специальным фильтром, который присутствует в конструкции рассматриваемого аппарата. После — посредством особых транзисторов вновь преобразуется в переменный, но с очень высокой частотой — в несколько десятков кГц. Для сравнения: по сетям электрический ток распространяется с частотой в 50 Гц. Напряжение высокочастотного тока в «инверторе» снижается примерно до 70-90 В, в то время как сила тока увеличивается — примерно до 100-200 А.

Подобная технология позволяет формировать ток для сварки посредством аппаратов с небольшими габаритами, и притом потребляющих относительно немного электроэнергии.

Современные инверторные аппараты, как правило, обеспечивают существенно более высококачественную сварку, чем агрегаты многих других типов. Более того, как считают некоторые эксперты, «инверторы» более удобны в пользовании, чем аналоги. Данные агрегаты хорошо подходят начинающим, имеющим небольшой опыт, сварщикам. Хотя, конечно, применение соответствующих аппаратов требует достаточно высокого уровня профессиональной подготовки работника.

В руки сварщика попадает агрегат с относительно небольшими габаритами и весом — порядка 4 кг. Его удобно переносить с одного места на другое, осуществлять сварку в труднодоступных участках зданий.

В числе наиболее примечательных свойств сварочных аппаратов, о которых идет речь, — способность функционировать даже при не самой стабильной сети, а при необходимости — питаться от автономных домашних электростанций.

«Инверторы» обеспечивают наиболее стабильную подачу сварочного тока. Тот факт, что на входе могут быть колебания напряжения, не играет роли. В результате формируется в достаточной мере устойчивая сварочная дуга. Кроме того, подобная технология сварки значительно уменьшает разбрасывание капель расплавленного металла.

В числе недостатков «инверторов»:

высокая цена;
возможность отказов в работе при температуре ниже минус 15 градусов.

Кроме того, особенностью многих инверторных сварочных агрегатов является необходимость задействовать кабель питания, длина которого не превышает 2,5 метров.

Выпрямитель – отдельная история

Знающие свое дело, сварщики могут обвинить нас в том, что мы совершенно опускаем из вида еще один вид сварочного оборудования – выпрямитель. Далеко не все знают об этих аппаратах. Но не стоит их недооценивать, особенно сварщикам-новичкам.

И поэтому, работая с ним, не сталкиваются с проблемами горения дуги и аккуратности сварочного шва. А для новичков такой показатель очень удобен, и практическое освоение аппарата не вызывает лишних вопросом.

Большая часть выпрямителей приспособлены для ручной дуговой сварки, поэтому тоже могут применяться в этих целях. Из-за того, что они не оснащены множеством электроники, их надежность не вызывает сомнений.

Даже не стоит сравнивать выпрямитель или трансформатор с любым простым инверторным аппаратом.

Поэтому выпрямитель будет удачным вариантом и для начинающего сварщика и для его опытного коллеги. Особенно, если трудно понять среди характеристик трансформаторов и инверторов.

Аппарат для точечной сварки

Сварка точечным способом является одним из видов контактных сварок термомеханического класса. Сам процесс состоит из нескольких моментов. Для начала детали, сложенные необходимым образом, помещаются между электродами и сжимаются друг с другом, после чего нагреваются до момента достижения пластичности и совместно деформируются. Скорость сварки в условиях завода — до 10 точек в секунду.

Детали разогреваются при помощи мгновенного (0,01–0,1 сек.) импульса тока сварки. Этот быстрый импульс даёт возможность достичь разогрева металла до расплавления, что приводит к возникновению объединённой для обеих деталей жидкой зоны. После прекращения действия тока детали по-прежнему совмещены, прижаты друг к другу до снижения температуры и отвердевания расплавленной точки. Сжатие деталей прекращается с задержкой по времени, для создания условий лучшей кристаллизации металла.

Достоинствами точечной сварки можно выделить экономичность, надёжность и прочность шва, несложность достижения автоматизации. К сожалению, подобного вида сварочный шов не обладает герметичностью, что ограничивает сферу его использования.

Особенности инверторов

Сварочный инвертор относится к более «продвинутому» устройству, которое набрало популярность в последнее время. Оно значительно повышает частоту входящего напряжения и преобразует его в постоянный ток. Это достигается за счет работы трансформатора в сочетании с конденсаторами, ключевыми транзисторами и диодами. Благодаря современным технологиям удалось достичь минимальных размеров аппарата, позволяющих вешать их на плечо и работать продолжительное время.

Плюсы оборудования

Инверторы отличаются следующими достоинствами:

благодаря постоянному току происходит меньшее разбрызгивание металла, что экономит расходные материалы;
поверхность шва получается более гладкой с мелкой чешуей;
горение дуги спокойное и устойчивое;
инвертором можно сваривать не только углеродистую сталь, но и нержавейку и алюминий;
аппарат поддерживает работу с электродами диаметром от 1,6 до 5 мм;
компактные модели, умещающиеся в небольшой чемоданчик;
настройки по току происходят плавно, что позволяет установить любую требуемую величину;
благодаря минимальному значению силы тока в 20 А возможна работа с тонкими частями без дополнительного сопротивления;
экономия электроэнергии (все инверторы функционируют от 220V, и потребляемая мощность составляет 6-9 кВт);
некоторые аппараты снабжаются дополнительными функциями, облегчающими розжиг электрода и предупреждающими его прилипание к поверхности.

Минусы инверторов

Недостатков у этого оборудования немного. Один из них — более высокая стоимость относительно трансформатора. Но эти деньги аппарат полностью оправдывает. В случае поломки, ремонт более дорогой из-за многочисленных комплектующих. Сложная электрическая схема затрудняет самостоятельное устранение неисправности.

Оборудование для аргоновой сварки

Швы, получаемые с помощью такого аппарата, аккуратнее, чем при технологии ММА. Их не нужно зачищать, а для соединения доступно 8 видов металлов. Несмотря на то что их использование в домашнем хозяйстве ограничено, в продаже есть немало плазменных моделей, не отличающихся по функционалу от промышленных.

Составные части у них одинаковы:

источник питания постоянного или переменного тока;
редуктор газовый;
горелка особой конструкции;
осциллятор для преобразования тока в высокочастотный импульс для создания дуги.

Замена на новый происходит по мере выработки. Аргоновая среда позволяет обрабатывать сплавы, недоступные при других условиях из-за окисления на воздухе и образования пленки – амальгамы.

Преимущества метода TIG:

отсутствие местного нагрева не допускает деформации заготовки;
из-за малой толщины электрода швы получаются узкими, герметичными и аккуратными;
возможно применение присадки;
не образуется шлаковая корка;
не нужна последующая механическая обработка места соединения;
допускается сваривать цветные металлы и нержавеющую сталь;
не образуется окалина, прилипающая к поверхности детали.

Недостатки оборудования:

работает медленнее чем MIG;
из-за широкой горелки нельзя работать в труднодоступных местах;
сопло из керамики ограничивает обзор;
для получения качественного шва нужен навык работы;
постоянно занята вторая рука – подает присадку, которая быстро заканчивается из-за малой длины (большую неудобно держать);
высокая стоимость электродов из вольфрама;
расходы на покупку аргона;
невозможность работы при сильном ветре из-за незащищенности деталей (при сдувании аргона сварочная ванна остается без защиты).

Какой сварочный аппарат лучше: инвертор или трансформатор

Решить, что лучше для сварки металла в собственном гараже или доме, несложно. Помогут сравнительные характеристики источников питания. Сначала о сходстве: оба необходимы для преобразования электротока, получения рабочих токовых параметров, только инверторные снабжены электронными преобразователями.

Сравнить габариты сварочных аппаратов инверторного и трансформаторного поможет небольшой пример. Для генерации 160 А нужен трансформатор весом 20 кг или инвертор 2,5 кг. Самая большая мощность у инвертора, однако, у трансформаторов большой КПД.

Трансформаторный агрегат освоить сложнее, потребуются специальные знания, навыки для настройки. Инверторные устройства легче поддаются новичкам. Снижается риск неровных швов за счет встроенных функций:

Hotstart улучшает розжиг дуги в момент включения сварочника;
Arcforce препятствует залипанию электрода во время падения капли, происходит форсаж электродуги;
Anti-stick защищает от перегрузки в момент короткого замыкания, дуга не затухает.

Возможности инвертора шире, можно получать постоянный электроток необходимой силы. Переменный высокочастотный или импульсный схож по действию с постоянным.

У трансформаторных сварочников нет такого понятия: прерывистость, на каждом инверторе указывается режим эксплуатации. Если КПД равен 50%, через каждые полчаса агрегат на 15 минут отключают.

Однозначно сказать, какой из сварочников лучше, нельзя. Вернее, такое заключение не имеет смысла. Многое зависит от условий работы, характера свариваемых заготовок, мастерства сварщика, наконец.

Классификация оборудования для сварки

Существует несколько классов устройств, отличающихся по характеристикам, предназначению и применению расходных материалов.

У этого вида сварки есть несколько разновидностей:

Дуговая – самая распространенная. Отличается широким выбором аппаратов для производства работ. В быту используют преимущественно инверторы. Полуавтоматические аппараты производят операции в среде защитного газа. Сварка в автоматическом режиме требует минимального вмешательства оператора: он лишь выбирает программу, а подбором оптимальных параметров занимается электроника.
Газовая с горелкой и баллоном для горючей смеси.
Электронно-лучевая. Работает на основе преобразования кинетической энергии в тепловую.
Лазерная сварка. Применяется на промышленных предприятиях, обеспечивает максимальную точность обработки.
Термитная. Использует восстановительные свойства магния. При этом выделяется большое количество тепла.
Электрошлаковая. Работает только в автоматическом режиме.

Сварка давлением использует такие технологии:

Точечную контактную с применением медных стержней, диаметр которых ограничивает площадь контакта.
Соединение сопротивлением на основании закона Джоуля-Ленца. Используется тепловое воздействие электричества.
Оплавление, изобретенное для соединения больших труб под водой. Изоляция места сварки происходит с помощью специальной камеры.
Трение, возникающее при вращении одной или обеих свариваемых деталей, дало название одноименной методике.

Кроме того, есть сварочные инструменты и оборудование для нанесения покрытий газотермическим и вакуумным методом, а также с помощью легирования. После такой обработки повышаются качественные свойства поверхностей заготовок.

Недостатки

Однако конструктивные особенности определяют и основные недостатки сварочных преобразователей, из-за которых их, по крайней мере, в бытовой сфере (сварочные работы в мелком бизнесе, на даче, в гараже) вытеснили инверторы. В первую очередь это:

большие габариты и масса (она может доходить до полутонны и выше);
низкий КПД;
повышенная электрическая опасность;
шумность работы;
необходимость в сервисном обслуживании.

Принцип их действия — переход электрической энергии в механическую и обратно — подразумевает большие энергетические затраты на вращение вала. Этим обусловлен очень высокий расход электроэнергии, делающий устройство невыгодным для «домашнего» применения.

Кроме того, наличие вращающихся с высокой скоростью деталей уменьшает степень надежности машины. Узким местом варочного преобразователя, как и самого электродвигателя, являются шарикоподшипники, на которых закреплен вал.

Они нуждаются в периодической проверке и замене масла 1-2 раза в год. Также необходимо контролировать состояние коллектора и щеток токосъемников.

Критерии выбора сварочного аппарата

Выбирать сварочные аппараты нужно с учетом сферы их использования. В соответствии с этим критерием выделяют:

Бытовые. Они применяются для периодических работ. Такому оборудованию необходимы продолжительные перерывы после каждых 15 минут эксплуатации.
Профессиональные. Такие агрегаты применяются для сварки труб при прокладке коммуникационных систем и сооружении металлических каркасов. Агрегаты могут долго работать без перерывов. Как правило, с их помощью удается получить весьма хорошее качество шва.
Промышленные. Сварка с использованием таких аппаратов выполняется в промышленных масштабах. Подобные агрегаты могут работать постоянно на протяжении дня с короткими перерывами.

Как выбрать тип источника питания

Чтобы подобрать лучший сварочный аппарат для дома, требуется проанализировать предстоящие работы и после этого по соответствующим критериям приобретать оборудование. Если планируется применять устройство для дома или в гараже для кузовного ремонта машины, то в обязательном порядке рекомендуется проверить, какую допустимую нагрузку выдерживают автоматы в установленной электрической сети.

Все агрегаты делятся на типы, о которых и пойдет речь ниже.

Трансформатор

Это оборудование уже является устаревшим и продается только из-за того, что популярно у консервативных сварщиков, как правило, старшего возраста. Такие аппараты производят сварку при помощи переменного тока: за счет регулировки магнитного зазора меняется и напряжение.

Преимущества трансформатора – доступная стоимость, а галвный недостаток – значительный вес (до 18 кг).

Выпрямитель

Принцип работы этого оборудования похож на трансформаторный агрегат. Но дуга у выпрямителей более устойчива. Работа проходит без изменения напряжения, поскольку ток после преобразования проходит по селеновым или кремниевым выпрямителям.

Достоинства выпрямителей:

возможность работы с любыми типами металлических поверхностей;
простота эксплуатации;
отсутствие брызг от металла при сварке;
меньшие размеры и вес по сравнению с трансформаторными изделиями;
наличие способности делать качественный шов.

Недостатки:

высокая стоимость;
отсутствие охладительной системы;
сложность конструкции.

Инвертор

При работе данного типа сварочного аппарата электричество несколько раз меняет параметры. В результате постоянный ток в 50 Гц преобразуется в переменный, но с частотой свыше 10 тыс. Гц.

Преимущества инвертора:

питается от розетки 220 Вольт;
имеет высокий КПД (до 95%) с минимальной потерей электричества;
поддерживает применение различных электродов;
характеризуется продолжительным периодом работы (до 2-3 часов);
обладает функцией точной регулировки напряжения;
способен обеспечить хорошее качество швов;
обеспечивает безопасность при работе;
защищен от перепадов напряжения;
почти не разбрызгивает искры при сварке.

Какой тип сварки лучше для домашнего использования

Если не планируется значительных затрат и требуется купить сварочный аппарат для дома для временного использования, то обратите внимание на инвертор. Полуавтоматический агрегат рекомендуется выбрать людям, планирующим серьезно заниматься сваркой

Такое оборудование применяется для решения многих задач, но, в то же время, оно нуждается в правильном подборе дополнительных опций.

При покупке аргонодуговых TIG устройств необходимо соизмерять затраты и желаемый результат с рентабельностью покупки в целом. Помните, что это — профессиональные устройства и, по сравнению с полуавтоматами, они весьма сложны в настройках и применении. Более того, домашнему мастеру применяющему сварочный аппарат время от времени (раз в году), мощный, профессиональный агрегат попросту не нужен.

Какие характеристики важны для домашнего применения

Перед тем как выбрать лучший сварочный аппарат, нужно уделить внимание следующим показателям:

Узнать это сложно, поскольку экран не все время корректно показывает фактический показатель.

Четыре вида преобразователей

Основное различие между источниками питания сварочной дуги, определяющее их технические характеристики, массу, габариты и сферу применения — это различия по принципу преобразования электротока.

Существуют следующие виды источников:

трансформаторы;
выпрямители;
преобразователи;
инверторы.

Особняком стоят генераторы, так называемые агрегаты. Эти машины — не вторичные, а первичные источники энергии, они не преобразуют тем или иным способом питание от городской или промышленной сети, а вырабатывают его сами.

Как правило, агрегаты строятся на базе двигателя внутреннего сгорания — бензинового или дизельного. Первые — дешевле, вторые имеют большую мощность и моторесурс.

Трансформаторы

Это одна из наиболее простых конструкций сварочного оборудования. Принцип действия аппарата трансформаторного типа заключается в преобразовании переменного электрического тока большего напряжения в переменный ток меньшего напряжения.

Результатом данного процесса и является сваривание. Для такого агрегата предпочтительнее использовать рутиловые или фтористо-кальциевые электроды диаметром 1,5-2,5 мм. Преимущества трансформатора:

простое конструкционное решение;
надёжность;
относительно низкая стоимость;
лёгкость эксплуатации;
высокий КПД.

К недостаткам относятся:

значительные габариты;
большой вес;
высокая энергозатратность;
зависимость от напряжения.

Сварочный аппарат-выпрямитель

В целом это усовершенствованный вариант сварочного аппарата-трансформатора. Сварочные швы, которые создаются выпрямителем, будут более качественными, сам аппарат недорогой, долговечный, надёжный. Устройство включает понижающий трансформатор, выпрямитель (диодный блок), элементы для защиты, регулирования и запуска. Переменный ток аппарат преобразует в постоянный, что гарантирует устойчивую и ровную дугу. Это уменьшает разбрызгивание металла, а работать можно с любыми электродами. Выпрямитель позволяет работать с различными видами металла. Сварочные аппараты-выпрямители используются достаточно широко, но у них есть и недостатки: большой вес и серьёзная «просадка» напряжения в электрической сети во время работы.

Сварочный аппарат-инвертор

Подобные сварочные аппараты также называются импульсными. Инверторы сегодня считаются одним из наиболее популярных устройств для сварки. Весят они, в отличие от двух вышеуказанных типов аппаратов, немного, общедоступны и надёжны. Сварочный инвертор включает в себя силовой трансформатор, который приводит напряжение к нужной величине, дроссель-стабилизатор и блок электросхем. Сварочный трансформатор используется высокой частоты, он куда более лёгкий и компактный. К плюсам также можно отнести повышение качества дуги, уменьшение разбрызгивания металла, оптимизацию КПД. Работать с инвертором проще, чем с выпрямителем и трансформатором. Недостатков у сварочных аппаратов-инверторов практически нет, можно отнести к таковым только достаточно высокую стоимость. Главное — бережно хранить устройство в отапливаемом помещении, защищать от влаги, пыли и использовать специальные средства для защиты от скачков напряжения.

Виды сварочных швов

По расположению различают вертикальные, горизонтальные, нижние и потолочные швы. Самым простым является нижний шов, потолочный – самый сложный. На видео показано, как варить металл горизонтальными и вертикальными швами.

По приложенным усилиям различают прерывистые и непрерывные швы. Прерывание шва разрешено в местах, где соединения не требуют высокой плотности.

Вольфрамовые электроды для сварки

По форме

вогнутые,
выпуклые,
нормальные.

Форма зависит от применяемого электрода и особенностей свариваемых конструкций.

По типу соединений

угловые – применяются для соединений деталей внахлестку, торцевых и с накладками;
стыковые – без нахлеста.

В представленном видео можно посмотреть, как варить металл внахлест и без него.

Минусы и плюсы полуавтомата

К преимуществам данного вида относятся:

Небольшая стоимость;
Швы, получаются более аккуратными, качественными;
Возможна сварка тонких металлов (алюминия, нержавейки, ювелирных изделий, оцинкованного металла);
Наличие газа для защиты шва от воздуха, дальнейшей коррозии (если отсутствует газ, рекомендуется использование флюсовой проволоки, она обладает подобным эффектом);
Подходит для ремонта мебели, автомобилей;
Без затруднений, надёжно соединяет даже повреждённый либо загрязнённый металл;
В процессе шлак не перекрывает шов, поэтому сварщик сразу может зрительно оценить результат;
Высокая трудоспособность.

К недостаткам полуавтомата относят:

Размер, вес данного приспособления не даёт возможность транспортировки его в необходимое место;
Большой расход электроэнергии;
Не возможно подключение к бытовой электросети;
Вес около 40 кг.

При выборе между инвертором и полуавтоматом, необходимо учитывать несколько факторов. Для каких целей необходимо данное устройство. Для СТО рекомендуется полуавтомат, он считается профессиональным аппаратом. За счёт отсутствия необходимости постоянно менять электроды, возможно большее количество выполненной работы. Швы более эстетичные. Для бытового использования, отлично подойдёт инвертор. Подключается к обычной домашней электросети, не вызывает перепадов напряжения. Подходит для получения опыта начинающим сварщикам. Универсальный и мобильный. Обладает отличной системой безопасности.

Применение выпрямителей

Рассматриваемые устройства пользуются спросом как среди новичков, так и профессионалов. Основное предназначение – сварка покрытыми электродами на различных видах стали. Технические характеристика большинства агрегатов позволяют работать с электродами различного сечения, до 6 мм включительно. Некоторые модели рассчитаны на использование электродной проволоки – они являются основным узлом полуавтоматов.

Давно налажен выпуск выпрямителей для работы в среде защитного газа неплавящимися электродами.

Аппараты большой мощности способны работать с металлом, толщиной до 50 мм. Подобная технология соединения требует предварительной подготовки кромок. Реверсивная регулировка позволяет опытному сварщику работать с тонколистовыми материалами, толщина которых составляет 1-1,5 мм.

Помимо соединения выпрямители активно используются при электрической резке металла. Данная технология подразумевает использование аппаратов имеющих большую силу тока.

Какие существуют типы сварочных аппаратов

Принцип работы трансформаторного сварочного аппарата

Рекомендации по работе со сварочным аппаратом

Что представляет собой «инвертор»?

Выпрямитель – отдельная история

Аппарат для точечной сварки