Сравнение автоматической и полуавтоматической сварки

Технология проведения работ

Если планируется использовать сварочный аппарат-автомат, то в большинстве случаев вместо электродов будет применяться специальная присадочная проволока, которая наматывается на особую катушку. Она закрепляется в подающем механизме и подается в район формирующегося шва при помощи системы роликов. Автоматическая подача производится во многом за счет электрического двигателя.

Перемещение и выпрямление производится внутри данного механизма, после чего проволока попадает в мундштук, через который и выходит к сварной дуге.

В мундштуке дополнительно устанавливается контакт, проводящий электрический ток. Он будет контактировать с присадочной проволокой, за счет чего и станет возникать сварочная дуга. Расстояние между дугой и контактами невелико, поэтому сам процесс перемещения проволоки будет очень похож на технологию работы с коротким электродом, который будет сохранять примерно одинаковую длину в течение всего периода использования.

Рабочее пространство отличается незначительными размерами, особенно у аппаратов марки Leister, поэтому даже очень высокую плотность электрического тока можно направлять на расплавление металла и при этом не опасаться, что проволока или оборудование начнет перегреваться. Главным качеством автоматических аппаратов Ляйстер, как и у большинства других марок, является равномерная подача проволоки за счет надежного механизма, поэтому не придется делать поправку на дугу, изменяющую свою длину. Стоит отметить, что в продаже имеется оборудование фирмы Твинни Т, которое может зажигать дугу самостоятельно, без контакта с соединяемыми заготовками.

Основные задачи, которые позволяет решить сварочный автомат при соблюдении технологии выполнения работ, представляют собой набор следующих моментов:

Скорость подачи присадочной проволоки находится в прямой зависимости от напряжения, под которым работает электрическая дуга, а также от ее плотности. Чем меньшей будет дуга, тем медленнее будет производиться подача расходного материала. Благодаря такому технологическому решению напряжение на дуге остается постоянным в течение всего времени проведения работ. Соответственно, расход проволоки будет оптимальным – не слишком маленьким, но и не слишком большим, что позволяет формировать наиболее качественное сварное соединение;
Строительные и монтажные работы, осуществляемые при помощи данного оборудования, будут производиться в нормальном режиме даже в случае, если в сети возникнет короткое замыкание. Когда напряжение пропадает присадочный материал резко отводится от соединяемых заготовок. При восстановлении тока, проволока выдвигается и быстро замыкает дугу, делая ее стабильной.

Конструкция полуавтоматического аппарата

Аппарат представляет собой модульную конструкцию, состоящую из источника тока, подающего механизма и горелки. Устройства для сварки в атмосфере защитного газа комплектуются баллонами. Существует ряд высокопроизводительных моделей с охлаждением, которые подключаются к магистрали или резервуару с водой. Полуавтоматы отличаются небольшим весом и высокой мобильностью. Их можно переносить или перевозить на шасси к месту проведения работ. Аппараты применяются для монтажа инженерных систем, при ремонте в условиях действующего производства и мастерских.

Также существуют полуавтоматы стационарной конструкции − сварочные посты. Их применяют в серийном производстве металлоконструкций, когда большинство швов имеет небольшую длину (до 0,8 м).

Сварочный полуавтомат Aotai MIG 500

Главное конструктивное отличие полуавтомата от автомата – наличие горелки, которая обычно выполняется в форме пистолетной рукоятки. К ней присоединяются:

кабели питания и управления;
газовый и водяной шланги;
рукав с металлическим кордом для подачи проволоки.

Сварочные выпрямители

Принцип работы выпрямителей несложен. Сперва устройства снижает напряжение сети 380В до напряжения холостого хода, потом преобразует переменный ток в постоянный. Контролируемый сварочный ток может быть использован во время сварочных работ.Главное отличие выпрямителя от трансформатора: первый использует для создания сварного шва постоянный ток, а трансформатор переменный. В остальных аспект оба вида сварочного оборудования можно назвать похожими. Некоторые сварщики даже утверждают, что выпрямитель – тот же трансформатор, только в применении более прост.Достоинство выпрямителя – возможность эксплуатации в любых условиях. Тот же инвертор не предназначен для работы в грязи и пыли, а для выпрямителя такие обстоятельства значения не имеют. Также он отлично подходит для выполнения сложных сварочных работ, таких как сварка нержавеющей стали или цветных металлов.В умелых руках дуга горит стабильно, что дает возможность делать ровные и аккуратные соединения. Большинство сварочных технологий могут быть использованы с выпрямителями: MMA, TIG, MIG или MAG. Еще один плюс – возможность, используя лишь один выпрямитель, создать несколько сварочных постов, что позволит одновременно работать нескольким специалистам.Тем не менее, у выпрямителей можно выделить три существенных недостатка:

Большой вес. Это часто не позволяет перемещать оборудование самостоятельно.
Высокая стоимость дополнительных элементов. Сам выпрямитель стоит не очень много, но полный комплект всего необходимого оборудования может обойтись в немалую сумму. Также необходимо приготовиться к высоким затратам электроэнергии.
Необходимость наличия определенной сноровки работника. Новичкам будет не очень комфортно работать с таким аппаратом, но зато после постоянной практики с выпрямителем начинающий специалист совладеет с любым сварным оборудованием.

Виды сварочных автоматов

Исходя из функционала, в любом оборудовании с автоматической сваркой должны быть базовые элементы:

источника тока инверторного типа, чтобы обеспечить стабильное горение дуги, поддерживающего нужные вольт-амперные характеристики;
головки, заменяющей электрод;
устройства, обеспечивающего движение головки или ванны расплава;
механизированной подачи присадки;
блок управления.

Все эти части собраны в едином корпусе. Необходимо предусмотреть стол для укладки заготовок. Устройство формирует шов за счет взаимного движения ванны расплава и головки. Одни из элементов закреплен жестко, другой подвижен. Разработано два типа автоматов:

с равномерной (устанавливаемой) скоростью подачи присадки в рабочую зону;
регулированием вращения подающих валиков в зависимости от напряжения дуги.

Саморегулирование происходит за счет удлинения дуги для снижения ампеража рабочего тока. Соответственно, при короткой дуге сила тока возрастает. Если преобразованный сигнал об изменении электродуги передавать на механизм вращения роликов, корректируется скорость подачи проволоки. В автоматах в постоянном режиме регулируется ампераж и вольтаж. Величина напряжения устанавливается на пульте управления, ток регулируется по внешним характеристикам источника питания.

Сварочный трактор

Первые установки для автоматической сварки создавались в годы СССР для тяжелого машиностроения. Электропривод одновременно подает крутящий момент на механизм подачи проволоки и ходовую часть аппарата. Дополнительно монтируется бункер для подачи флюса, бобина для проволоки. Головка с тугоплавким электродом закреплена стационарно в нижней части трактора, вблизи оси, проходящей по центру тяжести сварочного устройства.

Сварочный трактор

Автомат устойчиво движется по свариваемой поверхности или рельсовым направляющим. Устройство применяется для изготовления и ремонта габаритных емкостей, демонстрирует высокую производительность.

Подвесное оборудование

Сварочные автоматы выпускают двух типов:

стационарные с неподвижно закрепленным электродом, генерирующим дугу;
передвижные, оборудованные тележками.

Подвесной сварочный автомат

Первые применяются для соединения труб или других вращающихся вокруг оси заготовок. Самоходные нужны для формирования длинных швов. Область применения подобных автоматов обширна, например изготовление сварного проката или наплавка крупногабаритных деталей. Подвесное оборудование используется в робототехнике, оснащается манипуляторами.

Продвигаясь по заданной траектории на недоступных человеку скоростях, автоматическая сварка обеспечивает достойный уровень качества сварных соединений.

Используются для однослойной или многослойной сварки деталей различной толщины с разделкой кромок или без, внахлест или встык. Автоматы выполняют угловые, кольцевые прямые швы.

Конструкция автоматического оборудования

Сварочные аппараты состоят из следующих элементов:

Подающего механизма. При использовании двигателей, работающих от переменного тока, устанавливаются регулируемые редукторы. В остальных случаях применяются нерегулируемые блоки.
Подающих роликов. Элементы располагаются на выходах редуктора. Ролики предназначены для равномерной подачи расходного материала.
Токопроводящий мундштук. Устройство помогает направлять проволоку, поддерживать электрический контакт. Мундштук должен минимизировать смещение конца электрода относительно обрабатываемой области заготовки.
Подвески сварочной головки. Механизм должен обеспечивать возможность перемещения в разных направлениях.
Тележки, предназначенной для автоматического ведения головки вдоль соединения. На корпусе располагаются проволочная кассета, управляющий блок. Тележка обеспечивает плавный ход головки при разных скоростях сварки.
Дополнительных компонентов. Сварочные агрегаты могут снабжаться механизмами подачи флюса или защитного газа, устройствами для заключительной обработки шва.

Сварочные аппараты состоят из подающего механизма и роликов.

Автоматы, работающие в среде защитных газов, вместо мундштука оснащаются горелками.

Коротко об инверторе

Это компактная аппаратура, с которой комфортно работать в помещении или на открытом воздухе, малый вес позволяет переносить агрегат на плечевом ремне. Работать продуктивно сможет даже исполнитель, не имеющий профессионального опыта сварки, так как аппарат самостоятельно поддерживает устойчивое горение дуги. Кроме основных функций, устройство имеет дополнительные опции, которые делают его эксплуатацию максимально удобным.

Многие модели оснащаются индикаторами перегрева, автоматического отключения или перевода на холостой ход после окончания установленного времени работы. Мощная аппаратура настроена таким образом, что после нескольких минут работы ей нужен непродолжительный перерыв, что является гарантией от производителя — ваш инвертор не перегорит и не понадобится дорогостоящий ремонт.

Производители в название прибора вводят параметры подключения и размер сварочного тока, например, САИ-190 или САИ-ПН, который можно использовать в регионах, где часто происходят перепады напряжения.

Неоспоримые преимущества:

Высокая мощность и широкий диапазон регулировок силы тока.
Высокое значение КПД, позволяющее экономно расходовать электрическую энергию.
Компактность и малая масса.
Трудовые и временные затраты минимальные.
Квалификация исполнителя не влияет на качество шва.
Незначительное разбрызгивание расплавленного металла приводит к значительной экономии присадочного материала.
Универсальность изделия.

А. Н. Воскобойников, образование: Учебный центр ИТЦ Эксперт, специальность: сварщик пятого разряда, опыт работы: с 2000 года: «Приобретая это устройство для использования дома, выбирайте вариант с повышенной мощностью, т. к. дорогое оборудование покупается не на два-три года и через несколько лет варианты применения расширяются».

Недостатки использования:

высокая ценовая политика по сравнению с другими аппаратами для сварки;
дорогой ремонт при различных поломках;
электронная начинка боится влаги и пыли, нестабильная работа при низких температурах;
ТО занимает много времени;
комплект проводов по длине не более 2,5 м снижает область использования.

Достоинств у инверторов намного больше, чем негатива, поэтому такое оборудование пользуется успехом у профессионалов и любителей.

Технология выполнения работ

В тех случаях, когда для эффективного соединения металлоизделий требуется сварочный аппарат-автомат, чаще всего сварку выполняют не с использованием электродов, а при помощи специальной присадочной проволоки, которая наматывается на специальную катушку. Этот материал находится в подающем механизме и подаётся при необходимости в область создаваемого шва за счет роликовой системы. Возможен и автоматический способ подачи, если есть электрический двигатель.

Механизм, в котором располагается присадочная проволока, обеспечивает ее перемещение и выпрямление, после этого она поступает в мундштук, а оттуда — к сварочной дуге.

А также в мундштуке располагается специальный контакт, проводящий электроток. Он находится в постоянном взаимодействии с присадочной проволокой, обеспечивая тем самым создание сварочной дуги. Сам контакт и дуга располагаются на небольшом расстоянии друг от друга. Из-за этого перемещение присадочной проволоки напоминает собой технологию работы с коротким электродом, когда последний сохраняет на протяжении всего процесса одинаковую длину.

Сварочная зона имеет довольно большую площадь, особенно если используются автоматы марки Ляйстер. Вследствие этого, даже при работе с электротоком высокой плотности, последний можно направлять на расплавление металла, не беспокоясь насчёт перегрева проволоки или оборудования. Автоматические аппараты для сварки Ляйстер в состоянии обеспечить равномерное поступление проволоки, благодаря надежному подающему устройству. Это избавляет оператора от необходимости делать поправку на дугу, склонную менять свою длину.

Из предлагаемых сегодня решений на рынке довольно интересными являются автоматы от компании Твинни Т, которые отличаются от конкурентов способностью зажигать дугу самостоятельно, не вступая во взаимодействие с соединяемыми заготовками.

Если будут выполняться технологические требования к проведению работ при помощи автомата, то возможно решение следующих задач:

Осуществлять точную настройку скорости подачи присадочной проволоки с учетом рабочего напряжения дуги и ее размера. Присадочный материал будет подаваться в зону сварки с той же скоростью, с которой осуществляется ее плавление при условии, что сварочная дуга имеет нормальные рабочие параметры. Аналогичным образом, в случае уменьшения размеров дуги, проволока также будет уменьшаться, поддерживая стабильность дугового напряжения.
Если, ввиду возникших обстоятельств, длина дуги станет больше, то проволока автоматически начнет подаваться с увеличенной скоростью, что позволит скорректировать размер дуги и ее напряжение до нормативных показателей. Иными словами, автомат будет в течение всего сварочного процесса поддерживать оптимальные рабочие параметры дуги и корректировать их до нормальных значений без дополнительного расхода присадочной проволоки.
При использовании автомата для сварки можно нормализовать работу после короткого замыкания. Если описанное явление приведет к неожиданному исчезновению напряжения, то проволока сразу же перемещается назад, удаляясь от свариваемой конструкции. Иными словами, благодаря автомату, моментально происходит изменение направления ее движения.
Но как только подача энергии возобновляется, проволока вновь начинает движение к соединяемым элементам и с целью уменьшения напряжения холостой дуги накоротко замыкает в момент касания свариваемых конструкций. Одновременно с этим загорается и сварочная дуга. Если этого не происходит, то проволока повторно движется в зону сварки. Затем она принимает исходное положение, после чего дуга восстанавливает свои нормальные рабочие параметры.

Таким образом, благодаря сварочному автомату можно в течение всего рабочего процесса обеспечивать стабильность рабочих параметров дуги, что является практически невыполнимой задачей при проведении работ вручную.

Положительные и отрицательные качества

Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса является востребованной технологией, которую активно применяют на производствах, предприятиях. При проведении этой технологии можно хорошо сэкономить на материале, при этом качество изделия никак не пострадает. Это осуществляется благодаря специальной эффективной конструкции, которая обеспечивает отличную тягу даже для компонентов с повышенной твердостью.

Автоматическая сварка под слоем флюса обладает целым рядом преимуществ:

Данный вид сварки обладает повышенной степенью производительности. Она означает показатель метража шва, который производится за час работы дуги. Использование флюса повышает степень производительности сварки почти в 10 раз.
За счет того во время сварочного процесса соблюдается стабильность и постоянная скорость прохода линии соединение имеет хорошее качество и высокую прочность.
Закрытая дуга обладает высокой мощностью. Именно это способствует расплавлению металла на большую глубину в процессе сварочного процесса. Именно это избавляет от необходимости проводить разделку кромок под сварку. Но стоит учитывать, что открытая дуга не такая мощная, она требует предварительного разделывания кромок. Без этого условия невозможно получить хорошее сварное соединение.
Главное преимущество данной технологии состоит в том, что весь процесс производится в автоматизированном режиме. Сварщик не обязательно должен уметь варить, ему достаточно знания того, как проводится настройка используемого оборудования.
При выполнении автоматического сварочного процесса электрод применяется почти полностью, его потери составляют всего 2 %.
Во время сварки не образуются брызги от расплавленного металла. Это приводит к экономии самого металла, что положительно отражается на стоимости и производительности сварочного процесса.
Область сваривания отлично защищена от отрицательного воздействия воздуха и окружающей среды.
За счет того, что во время автоматического сваривания применяются флюсы, происходит минимальное образование оксидов.
На протяжении всего процесса наблюдается ровное пламя дуги. Именно за счет этого выходит прекрасная мелкочешуйчатая структура и сохраняется отличный эстетический вид сварного шва.
От вредных внешних воздействий сварную область отлично защищает флюс. Во время сварки не требуется дополнительно применять специальные защитные устройства.
Усиленное охлаждение металла после сварочного процесса приводит к образованию прочного и стойкого сварного шва.
Этот метод обладает простым исполнением, для него не требуется иметь большой опыт, навыки.

Наличие большого количества плюсов делает сварку под слоем флюса востребованной технологией. Действительно этот метод пользуется широкой популярностью во многих областях производства, благодаря ему можно получить качественное и прочное соединение, которое способно прослужить длительное время. Кроме этого этот метод прекрасно подходит для сваривания трубных конструкций разного диаметра.

Но все не стоит забывать про то, что автоматическая дуговая сварка имеет негативные качества, среди которых можно выделить:

сварка под флюсом, которая осуществляется в автоматическом режиме, является дорогим методом сваривания. Его может позволить далеко не каждый;
во время процесса достаточно тяжело определить верное расположение материала для фиксации. Это связано с техническими характеристиками технологии;
сварка может оказывать вредное воздействие на человека, который контролирует и выполняет весь рабочий процесс;
для проведения процесса требуется дорогостоящее и редкое оборудование, которое имеется только на промышленных предприятиях. По этой причине данный вид сварки редко используется в бытовых условиях;
перед проведением сварки требуется тщательная подготовка металла;
не получится провести сваривание металл на весу. Деталь необходимо зафиксировать в горизонтальном положении и предварительно проварить корень сварного соединения.

Важно! При проведении автоматического сваривания сварочный трактор расплавляет часть порошка электрической дугой от проволоки, в результате этого появляется корка на поверхности шва. А другая часть порошка так и остается в виде гранул

После полного завершения процесса требуется очистить весь шлак.

Виды и принцип работы полуавтомата

Основные компоненты сварочного аппарата:

панель управления;
механизм и рукав для подачи проволоки;
бухта расходного материала;
горелка;
кабель энергоснабжения;
шланг и редуктор подачи газа;
газовый баллон;
система управления;
выпрямитель и нагреватель.

Подобное оборудование представлено в широком ассортименте, который упорядочен по возможностям и упорядочен по видам. Согласно общепринятой классификации сварочное оборудование делится на ручное, автоматическое и полуавтоматическое.

Самый простой тип – ручные сварки – идеально подходит для бытового использования, мастерских и других небольших производств. Автоматы и полуавтоматы характеризуются высокой производительностью и точностью обработки. Они являются составной частью производственных линий на больших и средних предприятиях. Помимо скорости работы они обеспечивают качественное соединение заготовок.

В силу объективных причин автоматическое оборудование стоит на порядок дороже по сравнению с установками бытового или полупрофессионального уровня. Системы комфортны в эксплуатации, поскольку требуется минимальное участие человека. Помимо этого, они отличаются более обширными функциональными возможностями и рассчитаны на длительный срок использования.

Лучше оценить достоинства автоматического оборудования позволяет понимание принципов его работы:

внутри корпуса заключена бобина с намотанной на нее проволокой. Это расходный материал, заменяющий привычный электрод дуговой ручной сварки. Подается проволока в автоматическом режиме;
расходный материал подводится к соплу газовой горелки, где плавится и становится элементом соединения металлических заготовок;
стабильность дуги обеспечивается автоматической системой, которая поддерживает горение и синхронную подачу проволоки;
оператор выбирает оптимальную скорость подачи расходного материала на основании скорости перемещения горелки и вида обрабатываемого металла.

Сварка автомат и полуавтомат имеют сходные принципы работы. Но есть и существенное отличие: в автомате буквально все процессы выполняются исключительно механизмами и контролируются системой управления. В полуавтоматах некоторые операции требуют вмешательства человека.

Полуавтоматическое сварочное оборудование делится на несколько видов в зависимости от эксплуатационных характеристик. Относительно способа защиты сварочного шва отличают полуавтоматы для работы под флюсом и в защитной газовой среде. По источнику питания они могут быть:

однофазными. Для подключения достаточно обычной сети питания напряжением 220 Вольт

Важно, чтобы поддерживалось стабильное напряжение. Если оно будет «скакать», то сварочное соединение будет иметь дефекты;

трехфазными

Обеспечивается высокое качество и беспроблемная работы оборудования.

Разновидности автоматической сварки

Автоматический сварочный аппарат, создающий дугу подачей тока на проволоку, и защищающий сварочную ванну слоем флюса, может иметь несколько вариантов исполнения. Это могут быть станки с подвижной головкой, выполняющие ровные или шаблонные линии швов. Для трубопроводов используют неподвижные головки, под которыми изделие вращается на роликах. Тракторы сами ездят по изделию, перевозя аппарат и одновременно ведя сварку. Во всех моделях применяется плавящийся электрод (проволока ГОСТ 16130-72). За последующее время, после внедрения в промышленность этих методов, были разработаны и другие устройства, позволяющие автоматизировать сварочные работы. Некоторые принципы работы таких установок похожи, а другие отличаются в корне.

В среде аргона

Одной из разновидностей является автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. В качестве последнего выступает стержень из вольфрама с некоторыми добавками. Между ним и изделием возбуждается электрическая дуга, а аргоновый состав газовой смеси, подаваемый через сопло головки аппарата, не дает углероду вырываться через поверхность шва. Благодаря этому соединение получается крепким и ровным. Сварка в среде защитных газов может выполняться стационарно закрепленной головкой устройства, под которой изделие проворачивается, так и движущейся частью по линии соединения. Аргонно-дуговой метод активно применяется при работе с нержавеющими трубами и емкостями.

Порошковой проволокой

Еще одним вариантом является автоматическая сварка порошковой проволокой. Аппарат подает плавящийся электрод в зону сварки по роликам. Напряжение на конце проволоки создает дугу. Но для защиты расплавленного металла используется не порошок из бункера, а флюс, находящийся в самой проволоке. Для этого последняя изготавливается трубчатой формы и укладывается в бобины. Такой расходный материал стоит дороже, но облегчает подготовку к сварочному процессу. Сварочный станок не требует загрузки флюса в бункер. Наплавленный шов, как и в случае с насыпным порошком, нуждается в очистке. Аппараты могут работать перемещаясь на самом изделии или неподвижно, с прокруткой свариваемых частей под ними.

Плазменная сварка

Для быстрого соединения легированных сталей была разработана автоматическая плазменная сварка. В подобных устройствах электрическая дуга горит между двумя электродами в головке горелки. Аргон или гелий, подающиеся под высоким давлением и закрученный завихрителем, содействует ионизации пламени дуги, и усилению ее температуры. Плазменная сварка устанавливается на кронштейны, которые могут вращаться по оси. Расстояние от центра до головки может изменяться, что делает удобным это оборудование для круговых автоматических швов днищ емкостей. В зависимости от толщины металла и требуемой высоты шва, устройство может снабжаться дополнительным блоком подающим присадочную проволоку.

Кроме вышеперечисленных агрегатов встречаются их полуавтоматические версии, где сварщику требуется направлять сварочную головку или руководить движением трактора. Автоматическая и полуавтоматическая сварка востребованы не только на крупных предприятиях, но в небольших фирмах. Ведь таким способом можно значительно повышать производительность и доходность. Некоторые умельцы смогли сделать самодельный аппарат на основе полуавтомата, который способен передвигаться по заданной траектории.

Разновидности флюсов

Делятся они на несколько групп, в зависимости от металла:

Высоколегированные стали;
Цветные сплавы и металлы;
Легированные и углеродистые стали.

Более того, в зависимости от способа производства, флюс бывает керамическим и плавленым. В первом случае представлены керамические вещества, имеющие легирующие качества и улучшенный шов, а во втором — обладают пемзовидной или стекловидной структурой.

Создают керамический флюс измельчением элементов, смешиванием с экструзией, помогающей добиться однородной массы и лучшего измельчения, а также с жидким стеклом. Подобный процесс с использованием этих смесей выполняется, если требуется дополнительное легирование материала шва.

Изготавливается плавленый флюс путем спекания исходных материалов, с дальнейшей их грануляцией.

Помимо этого, флюсы для газовой и электрической сварки делятся по химическому составу на следующие категории:

Солевые. В них содержатся только фториды и хлориды. Они применяются для дуговой сварки флюсом шлакового переплава и активных металлов;
Смешанные. Они представляют собой комбинацию солевых и оксидных смесей. С помощью таких флюсов осуществляется варка легированных сталей;
Оксидные. Такие смеси нужны для сварки низколегированных и фтористых сталей. В их составе имеются окислы металла с небольшим содержанием фтористых соединений.

Как видно, разных модификаций этого материала довольно много. Но следует помнить, что автоматический сварка считается успешной, если используется соответствующий условиям флюс.