Редакция 01.12.2016

Все о полуавтомате в вопросах и ответах

Сварочный полуавтомат - это сварочный аппарат, предназначенный для сварки плавким материалом - проволокой в среде инерного/активного защитного газа. Само слово "полуавтомат" означает, что сварщику необходимо направить сварочную горелку в нужное место, все остальное, запуск подачи проволоки, включение питания сделает самостоятельно автоматика.

Что такое полуавтоматическая сварка MIG-MAG?

Основной принцип сварки MIG-MAG заключается в том, что металлическая проволока во время сварки подается автоматически в зону сварки через сварочную горелку и расплавляется теплом дуги. Защитный газ, выходя из сопла, вытесняет воздух из зоны сварки. Сварочная проволока подается вниз роликами, которые вращаются двигателем подающего механизма. Подвод сварочного тока к проволоке осуществляется через скользящий контакт - токосъемник. Проволока при этом методе играет двойную роль – она является и токопроводящим электродом и служит присадочным материалом. В результат качество сварки MIG-MAG в значительной мере зависит от правильности выбора режимов работы сварочного аппарата, напряжение дуги, ток, скорость подачи проволоки, скорость сварки, а также от правильности выбора и расхода защитного газа, скорость подачи газа через сопло. Защитный газ, который подается в зону сварки через газовое сопло, защищает дугу и сварочную ванну с расплавленным металлом. Металл в расплавленном состоянии химически активен и может взаимодействовать с защитным газом. Инертный защитный газ, такой как аргон или гелий, химически не реагирует с металлом в сварочной ванне в процессе горения дуги. Примером активных защитных газов являются углекислота и смеси аргона реже гелия с небольшими добавками углекислоты или кислорода. До недавнего времени углекислота являлась наиболее распространенным видом защитного газа для полуавтоматической сварки.

Все сварочные источники для полуавтоматической сварки работают на постоянном токе, применение переменного тока невозможно из-за нестабильного горения дуги. При сварке плавящимся электродом шов образуется за счет проплавления основного металла и расплавления дополнительного металла — электродной проволоки. Поэтому форма и размеры шва помимо прочего, скорости сварки, пространственного положения электрода и изделия и др., зависят также от характера расплавления и переноса электродного металла в сварочную ванну. Характер переноса электродного металла определяется в основном материалом электрода, составом защитного газа, плотностью сварочного тока и рядом других факторов. Для улучшения технологических свойств дуги применяют периодическое изменение ее мгновенной мощности - импульсно-дуговая сварка. Теплота, выделяемая основной дугой, недостаточна для плавления электродной проволоки со скоростью, равной скорости ее подачи. Вследствие этого длина дугового промежутка уменьшается. Под действием импульса тока происходит ускоренное расплавление электрода, обеспечивающее формирование капли на его конце. Резкое увеличение электродинамических сил сужает шейку капли и сбрасывает ее в направлении сварочной ванны в любом пространственном положении. Так же в последнее время получили широкое распространение синергетические полуавтоматические источники сварочного тока, отличительной особенностью которых является простота настройки и эксплуатации. При введении некоторых параметров (напр. тип материала и толщина) остальные сварочные параметры задаются автоматически. Это позволяет экономить время и материал при настройке, а так же для эксплуатации аппаратов данного типа не требуется высокая квалификация сварщика.

Классификация сварочных полуавтоматов.

По классам:

бытовой до 200А
полупрофессиональный до 300А
профессиональный свыше 300А.

Отличие заключается в максимальном токе, который может выдать источник питания и в проценте времени работы ПВ на максимальном токе.

По конструкции питания:

инверторные сварочные полуавтоматы;
трансформаторные полуавтоматы.

Подготовка полуавтомата к работе.

Первое, что необходимо проверить при использовании сварочного оборудования, это сеть на её нагрузочную способность. Проще говоря, выяснить потянет ли используемая сеть нагрузку сварочного полуавтомата. Для этого можно использовать специализированный тестер для вычисления нагрузки мощности. Подключите к сети электрообогреватель или подобные электрические приборы с нагрузкой в 2-3кВт и если напряжение сети под нагрузкой будет меньше 200 -215 Вольт, то работа, зачастую, сварочного полуавтомата будет проблематична. Инверторные полуавтоматы будут более надежными в эксплуатации, т.к. расположены к работе в просаженных сетях. Если Ваша сеть под нагрузкой выдает меньше 150 вольт, то вряд ли Вам удастся провести сварочный процесс с помощью полуавтомата. Данную проблему можно будет разрешить с помощью электростанции или генератора. Второе, если питающая сеть дает Вам возможность использовать сварочный полуавтомат, то необходимо подключить устройство к сети и проверить его перед сваркой на признаки неисправностей и неполадок (несвойственный шум, треск) и если таковые есть устранить их. После этих процедур следует правильно подготовить сварочный полуавтомат к работе.

Процесс подготовки полуавтомата к работе включает следующие этапы:

Установка катушки с проволокой;
Подключение газа;
Регулировка сварочного полуавтомата.

Для "заправки" полуавтомата проволокой необходимо:

отвинтить (или снять) сопло со сварочной горелки;
скрутить наконечник горелки. Это можно сделать, как пассатижами, так и ключом;
отвести ролик или ролики (если несколько) подающего механизма;
установить бобину (катушку) со сварочной проволокой;
вручную завести окончание сварочной проволоки в подающий канал аппарата примерно на 10-20 см. Делать, это необходимо аккуратно, проволока должны быть без всяких изгибов и максимально ровной. Если изгибы присутствую, удалите кусачками конец дефекта и проделайте операцию снова;
подвести проволоку к прижимному ролику, бязательно проверив, что бы проволока точно попала в выемку расположенную на ведущем ролике;
подключить ПА к сети, нажатием на кнопку на рукоятке сварочной горелки привести проволоку в движение до появления ее на выходе из горелки. Чтобы ускорить этот процесс, можно выставить на ПА максимально допустимую скорость подачи сварочной проволоки либо воспользоваться специальной кнопкой протяжки проволоки в ПА, если это предусмотренно конструкцией аппарата;
необходимо надеть на сварочную проволоку медный наконечник, и завинтить его пассатижами или специальным ключом. Важно, помнить о диаметре отверстия у наконечника, он должен соответствовать диаметру сварочной проволоки;
установить сопло для газа.

Подключение баллона с газом:

устанавливаем редуктор на баллон с углекислотой, лучше всего подойдет техническая углекислота, т.к. в ней меньшее содержание водных паров. Редуктор подключается к баллону чаще всего гайкой на 32, обязательно установите под гайку прокладку, для того, что бы избежать «протекания»;
присоединяем редуктор специальным шлангом к полуавтомату. Чаще всего на современных ПА расположен специальный штуцер через который подключают шланг. Главное, что бы штуцер на редукторе соответствовал диаметру шланга. Затем, шланг крепят на штуцер при помощи специальных хомутов либо быстросъема.

Регулировка сварочного полуавтомата:

устанавливаем необходимую полярность тока, здесь проясним: если сварка будет производиться с углекислым газом и будет использоваться обычная проволока, то полярность ставим обратную - минус на зажиме, плюс на горелке. Так большее тепловыделение будет задерживаться на свариваемой поверхности металла. Если же вы будете использовать флюсовую проволоку (защитную), то минус на сварочной горелке, плюс на зажиме. Такая полярность будет прямой. При этом будет большее тепловыделение на проволоке, из-за этого активируется флюс содержащийся на проволоке;
регулировка натяжения проволоки. Осуществить это можно при помощи специальной гайки из пластика, которая установления на бобине катушки. Если Вы прикручиваете гайку, то тем, самым вы повышаете трение между опорой и бобиной. Результат- сварочная проволока автоматом натягивается прямо пропорционально установленной силе трения. Главное добиться результат, что бы натяжение сварочной проволоки слишком не затрудняло протяжку, но при этом и не провисала с бобины;
настроика сила ролика, который прижимает проволоку в механизме подачи. Здесь, нужно добиться, что бы сварочная проволока проходила в канал от подводящего шланга даже при изгибах.
регулировка расхода газа. Расход газа регулируется с помощью вентиля на газовом болоне, который следует приоткрыть на один – два оборота. Предварительно выставите давление на редукторе примерно на 2кг/см. После, нажмите на кнопку сварочной горелки. При этом действии время расхода газа должно составлять 7-10л в минуту (величину можно увидеть на шкале расхода манометра расхода газа). Если Вы заметили, что расход сильно отличается, попытайтесь его скорректировать. ВАЖНО здесь помнить, что главный параметр это не давление газа, а его расход.

Технические характеристики сварочных полуавтоматов.

Напряжение сети: 220В/380В:

Однофазный или трехфазный полуавтомат, если у Вас однофазная сеть 220В, то естественно выбор падает на однофазный полуавтомат на 220В. Если у Вас трехфазная сеть, то можно выбирать как однофазный, так и трехфазный аппарат. Но все же, имея трехфазную сеть, лучше выбирать трехфазный аппарат. Такие аппараты равномерно загружают все фазы сети, не создают ее перекоса, меньше токовые нагрузки на каждую фазу. Процесс сварки трехфазным аппаратом значительно стабильнее с лучшим качеством формирования сварного шва. Полуавтоматы промышленного класса выпускаются только для трехфазной сети в силу потребляемой мощности и требований по стабильности и качеству сварки.

Продолжительность включения ПВ:

Принято разбиваь работу сварочного аппарата циклами по 10 минут. Для примера, если в инструкции на сварочный аппарат стоит ПВ 40% 300А, это значит, что при токе в 300А, сварочный аппарат может работать не более 4 минут, остальные 6 минут сварочный аппарат должен отдыхать. Далее точно такой цикл - 4 минуты работаем, 6 минут отдыхаем.

Номинальный сварочный ток:

Это ток, при котором полуавтомат не будет перегреваться. Если Вы отпределили, что для ваших условий рабочий ток будет 80-100А нарпимер, для сварки проволокой 0.8мм деталей толщиной 2-3мм, а режим сварки - высокой продолжительности ПВ=60%, то рекомендуется выбирать полуавтомат с запасом не менее 50% по току мощности, т.е. с номинальным током 160-200А.

Сварочный ток

Основная характеристика сварочного аппарата, при которой он функционирует в нормальном режиме. То есть при условии облюдения продолжительности нагрузки ПН полуавтомат работает без перегрева. От максимальной величины сварочного тока зависит толщина свариваемых металлов и диаметр используемой проволоки.

Регулировки на полуавтоматах

Органы управления сварочного ПА ВУДИ-201:

Кнопка включения находится с тыльной стороны корпуса аппарат.
Ручка плавной регулировки сварочного тока.
Ручка плавной регулировки скорости подачи проволоки.
Переключатель режимов РДС и СО2.
Перключатель режимов шов, заклепка и плавная регулировка длительности заклепки.

Органы управления сварочного ПА ПДГ-240АВ:

Ступенчатый переключатель сварочного тока, ступени от 1 до 5.
Плавная регулировка скорости подачи проволоки.
Переключатель режимов пуск-прогрев/ПА сварка.

Органы управления OVERMAN 180:

Кнопка включения на передней стороне аппарата.
Ручка плавной регулировки силы тока.
Ручка плавной регулировки напряжения.
Ручка плавной регулировки индуктивности (необходима для изменения глубины провара и формы валика шва).
Скорость подачи проволоки устанавливается автоматически.

Выбор сварочной проволоки.

Бобина с проволокой устанавливается в сварочный аппарат и пропускается через механизм протяжки в рукав. Если применять специальную проволоку с флюсом, порошковая проволока, то можно обойтись без углекислого газа. Это проволока представляет собой полую проволоку внетри которой находится специальный порошок флюс. При сгорании этот порошок образует газовую среду, которая препятствует контакту расплавленного металла с кислородом. Стоимость флюсовой проволоки выше обычной стальной омедненной. При использовании флюсовой проволоки необходимо поменять полярность подключения горелки. Перекинуть полярность обычно можно внутри корпуса в отсеке с подающим проволоку узлом. В основном все современные модели полуавтоматов оснащены такой возможностью - сменой режимов GAS - NO GAS. Качество сварки все же лучще при использовании газа.

Основные виды проволоки, применяемые при полуавтоматической сварке:

стальная
из нержавейки
алюминиевая
порошковая

Следует учесть, что разные марки проволоки даже одного и того же вида имеют разный химический состав. Лучший вариант для стальной проволоки, это поверхность, покрытая медной пленкой, т.к. при этом улучшен электрический контакт с горелкой, следственно более качественный шов.

Немного о порошковой проволоки

Часто её еще называют, флюсовой, самозащитой проволоке. Данный тип проволоки имеет отличную особенность, а именно то, что при её использовании, можно смело отказаться от громоздких и тяжелых газовых баллонов, и хлопот связанных с их аттестацией, хранением, заправкой и т.п. Эта сварочная проволока защищает сварочную ванну не газовым потоком, как при обычной сварке полуавтоматом со сплошной проволокой, а путем газирования или газовым пузырем, который образуется при испарении флюса. От этого и происходит название «самозащитная проволока», или чаще «флюсовая проволока». К положительной особенности этой проволоки, так же можно отнести то, что с ней можно работать при сильном ветре, что нельзя сделать при сварке полуавтоматом в среде защитных газов, т.к. ветер сдувает защитный газ. И самое главное при массе плюсов это то, что техника выполнения сварки при помощи порошковой проволоки не отличается от техники с применением сплошной проволоки для сварочных полуавтоматов.

Выбор газа для сварки.

Сварщики и специалисты в этой сфере часто упускают из виду применяемый ими защитный газ и его вклад в процесс сварки. Защитные газы влияют на режим переноса металла, свойства и геометрию сварочного шва, задымленность и многие другие характеристики сварочного шва. Правильный выбор защитного газа для процессов дуговой сварки металла, таких как аргонодуговая TIG сварка и полуавтоматическая сварка MIG MAG могут резко повысить скорость, качество сварки и глубину проплавления.

Чистые газы, используемые для сварки, это аргон, гелий, и углекислый газ. Эти газы могут иметь как положительное, так и негативное воздействие на дуговой процесс сварки и появление дефектов в сварочном шве. 100% аргон обычно используются для аргонодуговой TIG сварки для всех материалов и MIG сварки цветных металлов. Аргон химически инертен, что делает его пригодным для сварки химически активных и тугоплавких металлов. Этот газ имеет низкую теплопроводность и потенциал ионизации, что приводит к низкой передаче тепла на внешнюю область сварочной дуги. В результате формируется узкий столб дуги, который в свою очередь, создает традиционный для сварки в чистом аргоне профиль сварочного шва: глубокий и относительно узкий. Углекислый газ CO2 – активный газ - обычно используется для полуавтоматической MAG сварки короткой дугой и MAG сварки порошковой проволокой. CO2 является наиболее распространенным из химически активных газов, используемых в MAG сварке. И единственным газом , который можно использовать в чистом виде без добавления инертного газа. Углекислый газ является одним из самых дешевых защитных газов, что делает его привлекательным выбором, когда материальные затраты являются основным приоритетом при сварочном процессе. CO2 обеспечивает очень глубокое проплавление, что полезно для сварки толстого металла, однако, при сварке в этом газе менее стабильна сварочная дуга, что приводит к большому образованию брызг. Также его применение ограничивается сваркой на короткой дуге и делает не возможной сварку со струйным переносом. Мировая практика показывает, что использование ручной и полуавтоматической сварки в углекислой среде не эффективно и многие страны, включая Германию, полностью отказались от ее использования. Более популярным методом, широко используемым в Европе, является дуговая сварка в среде защитных газов – сварочная смесь. Высокая производительность и простота, позволяющая автоматизировать процесс сварки — не единственные преимущества данного метода. Особый состав смеси, основой которой является инертный защитный газ, в основном аргон или гелий с добавками углекислоты и кислорода, позволяет во много раз превысить качество и надежность сварки произведенной с помощью традиционной углекислоты. На нашем рынке появилось немало сварочных смесей, позволяющих проводить любого типа работы со всеми видами материалов. Фогон, коргон, варигон, сварон — это смеси отличного качества, немного отличающиеся своим составом и процентным соотношением содержания тех либо иных элементов.

Преимущество полуавтоматической сварки над дуговой.

высокая производительность процесса, т.к. скорость расплавления электродной проволоки очень высока и хорошее качество швов;
возможность ведения полуавтоматической сварки коротких швов во всех пространственных положениях;
возможность сварки соединений на весу без дополнительных подкладок, удерживающих металл от вытекания, а также сварки металлов малых толщин;
отсутствие вредных выделений и малая токсичность при сварке;
низкая стоимость сварных соединений, выполненных в углекислом газе в сравнении со стоимостью сварных соединений, выполненных электродами;
высокое качество соединений и технологические преимущества;
научиться производить качественные сварные швы гораздо проще, чем дуговой сваркой электродами;
широкий диапазон свариваемых материалов, алюминий, магний, титан, никель и др.;
зона термического влияния очень узкая, поэтому деталь деформируется очень мало или вовсе не деформируется;
Простота применения, не требующая высокой квалификации сварщика, ввиду автоматизации процесса.

Особенности сварки алюминия.

Алюминий является одним из наиболее часто используемых человеком металлов. Но, проводить над ним сварочные работы из-за особых химических свойств намного сложнее, чем с обыкновенной сталью. Сварка алюминия и его сплавов полуавтоматом MIG/MAG производится сварочной проволокой (некоторые сварщики употребляют название - плавящийся электрод) для алюминия и сплавов в среде газа или самозащитной проволокой. При этом для защиты алюминия от окисления используется инертный газ, чаще всего аргон. Подача присадочной проволоки происходит автоматически, а перемещение горелки сварщик осуществляет вручную. Сварка алюминия полуавтоматом без газа не рекомендуется к применению и встречается гораздо реже, так как в этом случае:

Сварочный полуавтомат для сварки алюминия со стандартными функциями должен быть оснащен импульсным режимом. Использование последнего дает больший эффект, так как под воздействием мощного импульса происходит моментальное пробивание оксидной пленки на поверхности свариваемого изделия. Каждая капля расплавленного алюминия из проволоки в момент действия импульса высокого напряжения вдавливается в поверхность. В результате значительно повышается качество сварного шва при значительном уменьшении разбрызгивания металла.

значительно повышается пористость шва и уменьшается его прочность;
застывший шлак плохо отделяется;
присутствует сильное разбрызгивание металла.

В отличие от стали алюминий обладает гораздо большей теплопроводностью, поэтому при работе с ним скорость подачи проволоки увеличивается, а поверхность массивных свариваемых изделий необходимо дополнительно прогревать.

Отличие сварки алюминия полуавтоматом от аргонодугового TIG метода:

тип используемого электрода. Для аргонодуговой сварки используются электроды из тугоплавкого вольфрама, а при MIG-сварке применяется алюминиевая проволока;
аргонодуговой метод предназначен лишь для ручной сварки;
Аргонодуговой сваркой завариваются более ответственные участки из-за более высокой прочности соединения;
Сварка вольфрамовым электродом (TIG) требует больше денежных затрат на расходные материалы, комплектующие.

Особенности и преимущества сварки алюминия полуавтоматом:

высокая производительность. По сравнению с аргонодуговой сваркой скорость возрастает в три раза;
простота, этот метод значительно проще, чем аргонодуговой, им легко может овладеть даже любитель, поэтому сварка алюминия полуавтоматом своими руками представляется вполне обыденным делом;
важность наличия импульсного режима в полуавтомате, так как в этом случае эффективность выполнения сварочных работ и качество шва на выходе значительно возрастают;
необходимость использования высококачественной сварочной проволоки, присадки, в противном случае стабильность и эффективность процесса сварки может серьезно пострадать.
Для алюминия чаще всего выставляют подачу проволоки на 15-20% выше, чем для той же толщины черного металла (стали) и приблизительно на 30 процентов больше напряжения.

Требования к оборудованию и расходным материалам:

ток должен иметь обязательно обратную полярность, потому что в таком случае оксидная пленка не разрушается;
механизм подачи проволоки должен иметь четыре ролика, так как мягкий алюминий легко сминается при возникновении сопротивления в момент подачи, важно, чтобы ролик был U-образный, гладкий и без насечек;
диаметр проволоки должен быть меньше, чем у наконечника, так как при нагреве алюминий расширяется сильнее, чем сталь, для сварки рекомендуем использовать проволоку - AlMg5 или её аналоги;
желательно использовать чистый аргон в качестве инертного газа, так как в этом случае обеспечивается максимальное качество сварного шва;
сварочная горелка должна иметь специальный тефлоновый рукав для того, чтобы уменьшить трение алюминиевой проволоки;
сварка MIG-MAG алюминиевых сплавов рекомендуется на толщинах более 3мм и важно использовать формирующую подкладку с канавкой.

Преимущества инверторного полуавтомата над трансформаторным.

Инверторные сварочные полуавтоматы имеют более высокую стоимость. но при этом они имеют меньшую массу и размеры. Также инверторная технология предусматривает такие функции помощи сварщику как антиприлипание проволоки, плавный поджег дуги и возможность плавной регулировки сварочного тока. Трансформаторные ыарочные аппараты применяются в тех местах, где не требуется частая транспортировка устройства и есть место для его установки.

Основные недостатки трансформаторных полуавтоматов:

Никаких систем автоматического регулирования и стабилизации напряжения в них нет, а для изменения выходного напряжения на первичной обмотке трансформатора сделаны отводы, которые коммутируются переключателем. Регулировка выходного напряжения трансформатора производится ступенчато и исключительно на «холостом ходу», а не во время сварки.

Значительным же плюсом является простота конструкции, отсутствие электронных компонентов, что позволяет буквально «на коленках» произвести ремонт, обладая начальными познаниями в электрике и механике. Что может сэкономить время, которое ушло бы на ремонт более сложного аппарата в сервисе профессионалом.

Все это хорошо известно производителям таких полуавтоматов. Но эти аппараты в основном рассчитаны на применения, где требования к качеству сварки почти никакие, и на пользователей с низкой квалификацией, либо с небрежным отношением к «хозяйскому» инструменту.

Благодаря примитивности устройства у этих полуавтоматов предельно простая конструкция и минимальная цена.

На выходе такого полуавтомата не постоянное, а пульсирующее напряжение с величиной пульсаций близкой к удвоенной частоте сети (100 Гц), т. е. 100 раз в секунду оно падает почти до нуля;
Напряжение, заданное переключателем отводов первичной обмотки, никак не стабилизировано, просаживается под нагрузкой и меняется вместе с колебаниями сетевого напряжения;
Переключатель отводов обычно имеет всего 4-5 положений, что явно мало для точного задания напряжения.

Инверторные полуавтоматы.

Инверторный полуавтомат содержит систему автоматического регулирования с обратными связями, которая позволяет плавно регулировать выходное напряжение в очень широком диапазоне непосредственно во время работы, причем выставленное напряжение стабилизировано и не зависит от колебаний сети и почти не просаживается под нагрузкой.

Режим работы на максимальном тока у инверторных аппаратов значительно превосходит время работы трансформатора. Что позволяет значительно экономить время без ущерба в качестве сварки, не ожидая когда же аппарат «остынет».

Работа инверторного аппарата заметно стабильнее при пониженном напряжении вплоть до падения до 140В, что весьма характерно для российских электросетей, где напряжение редко соответствует заявленному номиналу. Трансформатор требует постоянной подстройки по выходному напряжению и скорости подачи проволоки, в отличие от инвертора, который сам подстраивается к «скачкам» напряжения, в результате чего пользователь этого даже не заметит. Следует отметить, что настроенный на работу при пониженном напряжении трансформатор, при резком росте напряжения до номинала в 220В (типичная ситуация для гаражей, когда сосед выключил сварку) с легкостью прожжет тонкий кузовной металл.

Благодаря инверторным технологиям недостатки инверторных полуавтоматов в принципе отсутствуют как явление, от чего качество сварки значительно выше, чем у трансформаторных сварок.

И еще один серьезный и несомненный плюс инверторных аппаратов — гораздо меньший вес. При аналогичной мощности выходного тока трансформаторный полуавтомат будет весить в 2-2.5 раза тяжелее инвертора.