Домашний электрик - [57]

Бытовые сварочные аппараты

Самостоятельно сделать прочную конструкцию из металлического уголка или швеллера: шкафчик для инструмента или для газовых баллонов, каркас скамейки или парника, ворота или калитку, отремонтировать садовый инвентарь удобнее всего с помощью сварки. Обычно при упоминании этого процесса возникают следующие ассоциации: громоздкий сварочный аппарат на колесах и яркие вспышки со снопом искр, от взгляда на которые в глазах «прыгают зайчики».

При необходимости приобрести сварочный аппарат многих смущают внушительные габариты и другие неудобства в использовании этого «монстра» в домашнем хозяйстве. Вряд ли кому-нибудь доставит особое удовольствие пользоваться сварочным аппаратом «Сварис», перенося его за две металлические ручки по бокам, при весе 35 кг и размерах 310x280x510 мм.

В последнее время в продаже появились бытовые сварочные аппараты, которые настолько меньше промышленных по весу и размерам, что кажутся почти игрушечными. Их можно переносить за специальную ручку или на ремне через плечо без особых усилий. У вас не будет проблем при выделении места для постоянного хранения такого аппарата. Работа же с ним настолько проста, что каждый желающий может овладеть искусством сварки.

Процесс дуговой сварки основан на явлении электрической дуги, при котором кромки свариваемых металлических частей расплавляются дуговым разрядом между электродом и металлом в месте соединения. При постепенном перемещении электрода вдоль свариваемой кромки двух деталей отдельные точки сварки сливаются в шов. При этом необходимо поддерживать определенный зазор между электродом и свариваемыми кромками, поскольку при их касании происходит короткое замыкание, а при слишком большом зазоре дуга гаснет.

В быту наибольшее распространение получила ручная дуговая сварка или сокращенно РДС. Она сопровождается плавлением электрода в форме металлического стержня со специальным покрытием при использовании переменного или постоянного тока. В Украине ее еще называют сваркой плавящимся одиночным электродом, а за рубежом – сокращенно ММА. Ручной сварку называют потому, что зажигание дуги и поддержание ее стабильной длины, перемещение электрода по мере расплавления на соединяемые детали с образованием шва полностью осуществляет сам сварщик. В книге мы ограничимся рассмотрением малогабаритных сварочных аппаратов весом до 20 кг (это делает доступным перенос их одной рукой), рассчитанных на работу от электросети напряжением 220 В, которая имеется в каждом доме.

Температура в зоне дуги обычно доходит до 6000–7000 °C и определяется силой сварочного тока, которая при ограниченном весе сварочного аппарата не превышает 160–200 А. Для достижения такой силы тока напряжение на выходе сварочного аппарата снижают до 48–90 В (напряжение холостого хода U хх), этого достаточно для зажигания дуги и безопасно для жизни сварщика. Напряжение снижают с помощью понижающего трансформатора, являющегося неотъемлемой частью сварочного аппарата. Чем больше сила тока при достаточном ихх, тем больше может быть диаметр электрода, а чем больше диаметр электрода, тем массивнее могут быть свариваемые детали. Ниже будут приведены примерные соотношения между толщиной свариваемого металла, диаметром электродов и силой сварочного тока.

Чтобы обеспечить нужную силу тока, сердечник трансформатора делают массивным, а провод вторичной обмотки – толстым (с площадью сечения более 10 мм2). Силу тока при сварке разных материалов приходится подбирать экспериментально, поэтому должно быть предусмотрено устройство для изменения силы тока, а для исключения перегрева в аппарат встраивают один или несколько вентиляторов. Все это увеличивает вес бытового сварочного аппарата, поэтому производителям приходится придумывать способы его снижения.

Самый простой способ – ограничение времени работы трансформатора. Специальный показатель ПН – продолжительность нагрузки, измеряется в процентах по отношению к циклу сварки. Например, при ПН = 60 % процесс осуществляется следующим образом: 3 минуты – сварка, 2 минуты – остывание трансформатора, затем цикл сварки повторяется, а при ПН = 20 % – 1 минута – сварка, а 4 минуты – остывание трансформатора. Этот показатель должен быть приведен в паспорте на любой сварочный аппарат, причем при максимальной силе сварочного тока для каждого аппарата ПН = 20–60 %, а при наименьшей силе тока ПН = 100 % и обеспечивает непрерывную сварку.

Стремясь уменьшить время простоя трансформатора, нельзя забывать, что прерывание процесса иногда просто необходимо. Во-первых, для периодической установки в электродержатель нового электрода вместо использованного, а во-вторых, после 3–5 минут непрерывной сварки обычно возникает необходимость подготовки деталей для дальнейшей работы. При продолжительной же сварке, например, изгороди из сетки «рабица» с уголковым каркасом, эти перерывы мешают. Чтобы мастер не увлекся сваркой и не сжег трансформатор, многие аппараты оснащены устройством термозащиты для автоматического отключения от электросети в случае перегрева.

Гораздо проще осуществляется РДС на постоянном токе, поскольку в этом случае на дугу меньше влияет частота напряжения сети. Для преобразования тока из переменного в постоянный после трансформатора устанавливается полупроводниковый выпрямитель, к которому добавлены элементы для сглаживания пульсаций выпрямленного тока. Все это значительно увеличивает вес и снижает надежность аппарата. Но есть и свои преимущества: в сварном шве присутствует больше «родного» металла деталей, чем присадочного металла электродов, в результате чего уменьшается количество окалины и, как следствие, обеспечивается более качественное соединение по сравнению с РДС на переменном токе. Сокращается также стоимость работ и расход электродов. Такой аппарат называют сварочным выпрямителем. Им проще работать, но стоит он дороже сварочного трансформатора в 1,5–4 раза.