Напряжение на электроде при сварке

Обновлено: 28.09.2024

Дуговую сварку контролируют ряд параметров, а именно:

сварочный ток
напряжение дуги
скорость сварки
род и полярность тока
положение шва в пространстве
тип электрода и его диаметр

Поэтому перед началом работы следует подобрать значения этих параметров так, чтобы сварочный шов получился требуемого размера и хорошего качества.

1.1 Сварочный ток (выбор сварочного тока посредством подбора диаметра электрода)

Важнейшим параметром при работе ручной дуговой сварки является сила сварочного тока. Именно сварочный ток будет определять качество сварочного шва и производительность сварки в целом.

Обычно рекомендации по выбору силы сварочного тока приведены в инструкции пользователя, которая поставляется в комплекте со сварочным аппаратом. Если таковой инструкции нет, то силу сварочного тока можно выбрать в зависимости от диаметра электрода. Большинство производителей электродов размещают информацию о величинах сварочного тока прямо на упаковках своей продукции.

Диаметр электрода подбирают в зависимости от толщины свариваемого изделия. Однако помните, что увеличение диаметра электрода уменьшает плотность сварочного тока, что приводит к блужданию сварочной дуги, её колебаниям и изменениям длины. От этого растет ширина сварочного шва и уменьшается глубина провара – то есть качество сварки ухудшается. Кроме того, уровень сварочного тока зависит от расположения сварочного шва в пространстве. При сварке швов в потолочном или вертикальном положении рекомендуется диаметр электродов не меньше 4 мм и понижение силы сварочного тока на 10-20 %, относительно стандартных показателей тока при работе в горизонтальном положении.

Таблица 1.1

Примерное соотношение толщины металла, диаметра электрода и сварочного тока
Толщина металла, мм	0,5	1-2	3	4-5	6-8	9-12	13-15	16
Диаметр электрода, мм	1	1,5-2	3	3-4	4	4-5	5	6-8
Сварочный ток, А	10-20	30-45	65-100	100-160	120-200	150-200	200-250	200-350

1.2 Напряжение дуги (длина сварочной дуги)

После того, как сила сварочного тока определена, следует рассчитать длину сварочной дуги. Расстояние между концом электрода и поверхностью свариваемого изделия и определяет длину сварочной дуги. Стабильное поддержание длины сварочной дуги очень важно при сварке, это сильно влияет на качество свариваемого шва. Лучше всего использовать короткую дугу, т.е. длина которой не превышает диаметр электрода, но это достаточно тяжело осуществить даже при наличии солидного опыта. Поэтому оптимальной длиной дуги принято считать размер, который находится между минимальным значением короткой дуги и максимальным значением (превышает диаметр электрода на 1-2 мм)

Таблица 1.2

Примерное соотношение диаметра электрода и длины дуги
Диаметр электрода, мм	1	1,5-2	3	3-4	4	4-5	5	6-8
Длина дуги, мм	0,6	2,5	3,5	4	4,5	5	5,5	6,5

1.3 Скорость сварки

Выбор скорости сварки зависит от толщины свариваемого изделия и от толщины сварочного шва. Подбирать скорость сварки следует так, что бы сварочная ванна заполнялась жидким металлом от электрода и возвышалась над поверхностью кромок с плавным переходом к основному металлу изделия без наплывов и подрезов. Желательно поддерживать скорость продвижения так, что бы ширина сварочного шва превосходила в 1,5-2 раза диаметр электрода.

Если слишком медленно перемещать электрод, то вдоль стыка образуется достаточно большое количество жидкого металла, который растекается перед сварочной дугой и препятствует её воздействию на свариваемые кромки – то есть результатом будет непровар и некачественно сформированный шов.

Неоправданно быстрое перемещение электрода тоже может вызывать непровар из-за недостаточного количества тепла в рабочей зоне. А это чревато деформацией швов после охлаждения, вплоть до трещин.

Наиболее простой способ подбора скорости сварки ориентирован на приблизительно среднее значение размеров сварочной ванны. В большинстве случаев сварочная ванна имеет размеры: ширина 8–15 мм, глубина до 6 мм, длина 10–30 мм. Важно следить, что бы сварочная ванна равномерно заполнялась плавленным металлом, т.к. глубина проплавления почти не изменяется.

На рисунке видно, что при увеличении скорости заметно уменшается ширина шва, при этом глубина проплавления остается почти неизменной. Очевидно, что наиболее качественные швы (в этом примере) – при скоростях 30 и 40 м/ч.

1.4 Род и полярность тока

У большинства моделей бытовых аппаратов для ручной дуговой сварки на выходе путем выпрямления переменного тока образуется постоянный сварочный ток. При использовании постоянного тока возможны два варианта подключения электрода и детали:

При прямой полярности деталь подсоединяется к зажиму «+», а электрод к зажиму «-»
При обратной полярности деталь подключается к «-», а электрод – к «+»

На положительном полюсе выделяется больше тепла, чем на отрицательном. Поэтому обратную полярность при работе с электродами применяют во время работ по сварке тонколистового металла, чтобы его не прожечь. Можно использовать обратную полярность при сварке высоколегированных сталей во избежание их перегрева, а на прямой полярности лучше варить массивные детали

Сварка с глубоким проплавлением основного металла
Сварка низко- и среднеуглеродистых и низколегированных сталей толщиной 5 мм и более электродами с фтористо-кальциевым покрытием: УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и др.
Сварка чугуна

Сварка с повышенной скоростью плавления электродов
Сварка низколегированных и низкоуглеродистых сталей (типа 16Г2АФ), средне- и высоколегированных сталей и сплавов
Сварка тонкостенных листовых конструкций

Низколегированные стали - это конструкционные стали, в которых содержится не больше 2,5% легирующих элементов (углерода, хрома, марганца, никеля и т.д., причем углерода не должно быть более 0,2 %), широко применяются в строительстве, судостроении, трубопрокатном производстве. Сварку низколегированных сталей можно производить как ручным способом, так и автоматически, вне зависимости от полярности тока.

Основные характеристики сварочного инвертора

По своей сути – та же характеристика диапазона рабочего тока. Иногда по неграмотности или злонамеренно указывается диаметр электрода, которым заявленным максимальным током варить не получится. Иногда наоборот: указан максимальный диаметр электрода, явно не дотягивающий до значения заявленного сварочного тока.

Последний вариант изредка является проблеском совести поставщиков-обманщиков. В качестве максимального тока они указывают ток короткого замыкания. А максимальный рабочий диаметр электрода указывают все-таки честно.

Тип сварочного тока: постоянный (DC) или переменный (AC)

Варить постоянным (иначе прямым, по-английски – DC) током проще: легче удерживать дугу. Поэтому 99,9% современных инверторных аппаратов ММА выдают постоянный сварочный ток.

А вот среди трансформаторов раньше большинство составляли как раз аппараты переменного тока.

Переменный ток (по-английски – AC) используется для сварки цветных металлов. Но не аппаратами ММА, а аппаратами TIG. Поэтому сварочный инвертор ММА, выдающий переменный ток, — большая редкость.

Напряжение без нагрузки

После включения аппарата, до момента поджига дуги напряжение на кончике электрода существенно выше, чем во время работы. И чем оно выше, тем легче поджечь дугу. Но стандарты запрещают уровень напряжения холостого хода на аппаратах, выдающих прямой ток, свыше 100В.

Для еще большего сокращения рисков используют т.н. блоки VRD. Аппарат, снабженный VRD, имеет на кончике электрода до начала поджига дуги всего несколько вольт. И лишь при прикосновении к металлу напряжение холостого хода восстанавливается до уровня, необходимого для поджига дуги.

На всех электродах всегда указывается полярность подключения, тип сварочного тока (постоянный или переменный) и минимально требуемый для поджига уровень напряжения холостого хода. Для абсолютного большинства широко распространенных электродов он не превышает 60В.

Напряжение холостого хода, также как и сварочный ток, зависит от уровня входного напряжения. Чем ниже напряжение в источнике питания, тем ниже напряжение холостого хода. Поэтому по мере снижения напряжения питания поджиг электрода становится все сложнее.

Рабочий цикл, он же ПВ (период включения), он же ПН (полезная нагрузка)

ПВ указывается двумя цифрами. Первая – сила тока. Вторая – процент времени. Например, «130А-50%» означает, что данный аппарат током 130А может варить половину времени. А столько же будет простаивать в ожидании охлаждения до рабочей температуры. Если измерения проводятся на максимальном токе аппарата, первую цифру опускают, оставляя только показатель в процентах. Например, если аппарат с номиналом 160А имеет напротив «ПВ» запись «30%», это означает, что током 160 ампер он может работать 30% времени, а 70% будет остывать.

Все верно. Остается только добавить, что отечественный ГОСТ Р МЭК 60974-1-2004 не устанавливает единой обязательной методики измерения показателя ПН для аппаратов ММА.

«Стандарт не распространяется на источники питания для ручной дуговой сварки с ограниченным режимом эксплуатации, которые проектируются преимущественно для эксплуатации непрофессионалами»

Европейская методика, изложенная в стандарте EN60974-1, предлагает измерение на нагрузочном стенде при температуре окружающей среды 40С только до первого отключения ввиду перегрева. Полученный результат относят к 10-минутному промежутку. Получается, сработала термозащита через 3 минуты, цикл аппарата на данном токе – 30%.

Методика концерна TELWIN. К настоящему времени ее используют большинство китайских производителей (тех, которые вообще проводят такие испытания своих машин). Сам итальянский концерн при замерах ПВ своих аппаратов по собственной методике после показателя скромно указывает «TELWIN». Абсолютное большинство китайских производителей этого не делает.

Наконец, существует российская, она же советская, методика. По своей сути она ближе к методике TELWIN: суммируются все промежутки за контрольный период, когда аппарат работал. Но отрезок берется не 10, а 5 минут. И – самое главное – аппарат сначала вводится в режим срабатывания защиты от перегрева, после чего начинаются измерения.

В итоге один и тот же аппарат по всем 3 методикам выдает совершенно различный процент! Естественно, самые скромные «циферки» получаются по европейской методике, а самые впечатляющие – до 2 раз и более – по методике Telwin.

Исполнение: класс защиты IP

Класс защиты IP указывает на исполнение электротехнических приборов в отношении твердых объектов (первая цифра) и жидкостей (вторая цифра).

Определить степень защиты аппарата можно визуально. Если у аппарата с IP21 все вентиляционные щели полностью открыты, то у IP22 они уже прикрыты сверху выступающими козырьками. А у аппарата с IP23 эти козырьки почти полностью закрывают щели.

Степень защиты IP24 и выше технически затруднена и не имеет смысла.

Исполнение: класс изоляции (по нагревостойкости)

Многие материалы при нагреве выше определенной температуры утрачивают свои рабочие свойства. Для стандартизации материалов по данному признаку введена классификация изоляции по нагревостойкости. Почти все сварочные инверторы на транзисторах IGBT имеют класс изоляции H, что соответствует предельной температуре нагрева 180С. Предыдущая «ступенька» — класс F – означает предел нагрева 155С. Выше класса F – только класс С, указывающий на возможную температуру нагрева свыше 180С.

Температура эксплуатации

Как и внутренний нагрев, внешний нагрев и особенно охлаждение накладывают на эксплуатацию определенные ограничения. Большинство инверторных сварочных аппаратов пригодны для работы в диапазоне от 0С до +40С. Если аппарат пригоден для эксплуатации на морозе, обязательно указывается его предельное значение: минус 20С или минус 40С.

Напряжение на дуге при сварке

Напряжение на дуге при сварке: вольтамперная характеристика дуги

Принцип ручной дуговой сварки заключается в следующем. От сварочного трансформатора ток поступает к электроду и свариваемому металлу. При замыкании электрода на металл образуется сварочная дуга, которая характеризуется большой температурой, свыше 6 тысяч градусов.

В результате такой температуры металл начинает плавиться, а в том месте, где электрод замыкает на металл, образуется так называемая сварочная ванна. Именно в сварочной ванне расплавленный металл смешивается с основным, после чего на поверхности соединения образуется шлак, представляющий собой защиту от кислорода.

Электрическая энергия, необходимая для поддержания сварочной дуги, образуется в источниках переменного или постоянного тока.

Вольтамперная характеристика дуги

Одной из главных характеристик сварочной дуги является её напряжение. В свою очередь напряжение сварочной дуги зависит от её длины и силы сварочного тока.

Важная особенность! В ручной дуговой сварке, чем меньше сила тока, тем меньше напряжение дуги. В автоматической сварке, напряжение сварочной дуги зависит от её длины: чем длинней дуга, тем выше будет её напряжение.

Ну и соответственно, чем выше напряжение сварочной дуги, тем большее количество тепла она вырабатывает. Соответственно металлы начинают плавиться быстрей. Таким образом, напряжение дуги растёт и остается максимальным до тех пор, пока дуга не погаснет.

На что влияет напряжение сварочной дуги

Напряжение на дуге влияет в первую очередь на толщину провара металлической заготовки и качество сварного соединения. При большом напряжении дуги характерен широкий сварной шов. Однако в ряде случаев изменение напряжения на дуге может привести к появлению таких дефектов в сварке, как брызги расплавленного металла.

Напряжение сварочной дуги в ручной дуговой сварке колеблется от 15 до 30 Вольт. При этом при замене электрода напряжение дуги может кратковременно возрастать до 70 Вольт.

Как зависит напряжение дуги от силы тока в автоматической сварке

В автоматической сварке при увеличении напряжения тока, напряжение сварочной дуги резко падает. При этом если дуга короткая, то заметно увеличивается площадь сечения и заметно возрастает способность дуги проводить электрический ток.

Итак, от чего же зависит напряжение сварочной дуги. В первую очередь оно зависит от силы тока и длины. Кроме того, напряжение дуги может быть различным в зависимости от вида сварки, которая выполняется.

Дуга бывает короткой, средней, нормальной и длинной. Варят только на короткой сварочной дуге, длина которой не превышает 3 мм. Если длина сварочной дуги увеличивается, то это неминуемо приводит к образованию прожогов в сварке и различных других дефектов.

Вольтамперная характеристика сварочной дуги очень важный параметр, на который следует обращать собственное внимание. Только таким образом получится избежать ряда ошибок в сварке и получить максимально прочное, надежное и долговечное соединение.

Как настроить сварочный ток начинающему сварщику

Как настроить сварочный ток начинающему сварщику, чтобы варить металл от 1 до 5 мм

Сварочный ток является одним из основных параметров дуговой электросварки. Если данный параметр будет подобран неправильно, то сваривать металл качественно не получится.

Многие ошибки во время сварки происходят именно по вине неправильно подобранных значений тока. Например, прилипает электрод или разбрызгивается металл, сварка прожигает заготовку и т. д. Всё это из-за неправильных параметров сварочного тока.

Начинающему электросварщику трудно определиться и подобрать сварочный ток. Связано это с тем, что ток сварки зависит от многих особенностей, в том числе и от напряжения в сети. Как настроить сварочный ток начинающему сварщику, читайте в этой статье.

Как настроить сварочный ток начинающему сварщику, чтобы варить металл от 1 до 5 мм

Правильные настройки сварочного тока не только улучшат качество сварки, но и заметно облегчат работы по свариванию металла. Однако добиться правильных значений тока начинающим сварщикам сложно, поскольку у них нет соответствующего опыта.

Для этих целей можно воспользоваться уже готовой таблицей со значениями сварочного тока или же прислушаться к нижеприведённым советам.

Ток сварки должен быть подобран с учётом толщины свариваемого металла и диаметра используемых электродов. Если при этом инвертор все равно отказывается варить, то значит проблемы с напряжением в сети, оно низкое, и сварочный ток нужно подкорректировать.

При выборе оптимального тока для сварки рекомендуется ориентироваться на следующие показатели:

Электродом 2 мм можно сваривать металл толщиной от 1 до 2 мм. Сварочный ток при этом должен быть от 20 до 50 ампер;
Электродом 2,5 мм сваривается металл толщиной от 2-3 мм. Значения тока на инверторе выставляются в пределах от 40 до 80 ампер;
Электродом 3 мм рекомендуется варить металл, толщина которого составляет 3-5 мм. Значения тока при этом должно быть около 100-120 ампер.

Важно знать, что тонкий металл, толщиной до 3 мм, нужно сваривать на обратной полярности, когда держатель электрода подсоединяется к плюсу инвертора, а зажим массы к минусу. В таком случае сварочный шов получается неглубоким и широким, исключаются прожоги металла.

Практическое руководство по подбору сварочного тока

Рассмотрим на конкретном примере, как правильно подобрать значения тока для сварки начинающим сварщикам. Итак, сначала выставляем рекомендуемое значение сварочного тока из таблицы выше. При этом учитываем толщину свариваемого металла и диаметр используемых электродов.

Зажигаем сварочную дугу и пробуем варить, контролируя толщину шва. Если толщина сварочного шва получается гораздо больше толщины электрода, то уменьшаем ток на инверторе, поскольку его слишком много. Пробуем варить дальше.

В идеале, при правильно подобранном сварочном токе, ширина шва должна быть больше, но не более чем в два раза. При этом следует знать, что многое здесь зависит и от положения сварки. Наиболее всего тока необходимо для сварки угловых соединений.

Как варить при низком напряжении

Как варить при низком напряжении в сети

Проблемы с напряжением в сети больше актуальны для сельской местности и тех поселков, которые значительно удалены от подстанций. Но именно там и возникает чаще всего потребность в сварке забора, навеса или ворот.

И если напряжение в сети 170 вольт и ниже, то о сварке можно забыть. По крайней мере, работать обычный трансформаторным аппаратом будет невозможно, в виду сильных просадок напряжения.

Можно ли как-то варить при низком напряжении в сети? Каким образом решить проблему со сваркой? Читайте в этой статье.

Как варить при низком напряжении в сети

Если напряжение в сети 170 вольт и ниже, то не всякий сварочный аппарат будет работать. Тем более что при сварке напряжение начнёт ещё больше проседать, из-за чего сварочная дуга начнёт гаснуть, а электрод, соответственно, прилипать к металлу.

При этом чем толще придётся варить металл и больше по диаметру использовать электроды для сварки, тем сильнее будет просадка напряжения в сети. Как выход из сложившейся ситуации, это сварка электродами до 2 мм, на сварочном токе не более 60-80 ампер.

В таком случае просадка напряжения будет составлять всего 20-30 вольт. Например, если напряжение в сети 185 вольт, то оно упадёт до 160 вольт. Конечно же, не каждый сварочный аппарат способен работать при таком низком напряжении в сети, но всё-таки есть и такие.

Сварочные инверторы для низкого напряжения

Сегодня в продаже можно встретить сварочные инверторы, которые способны нормально функционировать даже при пониженном напряжении в электросети. Узнать данную особенность инвертора можно из технического паспорта. Именно в нем указываются параметры входного напряжения, которое необходимо для нормальной работы сварочника.

На самом же деле, варить при 130 или 140 вольт сварочным инвертором становится невозможно. Инвертором, который может работать при пониженном напряжении, вполне комфортно работать, если напряжение в сети 220 вольт составляет хотя бы 170-180 вольт.

Генераторы и стабилизаторы напряжения

Если на дачном участке всегда низкое напряжение, то варить можно, если подключить инвертор к генератору, либо стабилизатору напряжения. Бензиновый или дизельный генератор — это автономный источник питания инвертора, там, где нет электричества.

При этом нужно понимать, что не каждый генератор способен потянуть сварку. Для подключения к генератору лучше всего использовать именно сварочный инвертор, а не трансформатор. Просто инвертор меньше создает нагрузку на генератор.

Важной особенностью является мощность генератора, она должна быть с небольшим запасом, чтобы не было сильных просадок напряжения. Узнать, сколько тянет кВт инвертор можно из паспорта. Так вот, генератор, к которому подключается инвертор, должен хотя бы на 30-40% быть мощнее, чем сварочный инвертор.

Решить проблему сварки при низком напряжении в сети можно различными способами. Кому-то подойдёт покупка такого сварочного инвертора, который будет работать от пониженного напряжения. В других случаях, для сварки потребуется генератор или хотя бы стабилизатор напряжения.

Читайте также: