Справочное руководство по ручной сварке стержневыми электродами EWM - часть 16

 

 

6 10.02

 

Арт. №: WM022208_2.doc 

 

4

 

4.1

 

Путeм  формовки  удаeтся  предотвратить  или 

уменьшить  образование  оксидной  плeнки  и 
цвета  побежалости  на  обратной  стороне  шва. 

Это важно, например, при сварке нержавеющей 
стали,  поскольку  оксидная  плeнка  снижает 

устойчивость  к  коррозии  сварного  соединения, 
Рис. 6. 
При  сварке  труб  можно  просто  заглушить  их  и 
ввести  внутрь  формовочный  газ.  При  сварке 

листов  он  может  подаваться  из  отверстий 
пластины подкладки. В качестве формовочного 

газа  может  использоваться  смесь  аргона  и 
водорода.  Стандартом DIN EN 439 (группа F) 

нормируются  недорогие  формовочные  газы. 
Они  состоят,  например,  из  смеси  водорода  и 

азота. При определeнных условиях для  
формования  может  также  использоваться 

чистый азот. 

Сварочная горелка 

Горелка  соединена  со  сварочным  аппаратом 

пакетом  шлангов.  С  помощью  пакета  шлангов 
протягиваются  сварочный  кабель,  шланг 

подачи  защитного  газа,  а  также  кабель 
управления,  благодаря  которому  нажатием 

кнопок  на  пульте  управления  горелки  можно 
включать и выключать различные функции. 

Охлаждение 
Для горелок, которые рассчитаны на силу тока 
около 150 А,  достаточно  охлаждения 

протекающим  защитным  газом  и  окружающим 
воздухом.  Горелки  более  высокой  мощности 

имеют водяное охлаждение. В этом случае при 
помощи пакета шлангов протягиваются шланги 

для подвода и отвода воды, причeм сварочный 
кабель 

охлаждается 

отводимой 

водой. 

Благодаря  этому  можно  обойтись  небольшим 
поперечным  сечением,  за  счет  чего  пакет 

шлангов  остаeтся  гибким.  Для  этой  цели  в 
пакете  шлангов  имеется  комбинированный 

токо-водопроводный  кабель.  Датчик  напора, 
который  чаще  всего  устанавливается  на 

сварочном  аппарате,  контролирует,  чтобы  при 
недостаточной  или  отсутствующей  подаче 

охлаждающей воды отключался сварочный ток. 
Поскольку  вода  относительно  дорога,  то  для 

охлаждения  используют  преимущественно 
аппараты с обратным водяным охлаждением и 

закрытым контуром охлаждения. 

Рис. 6 Сварочные работы ВИГ в химической 

промышленности 

MISTRAL

Сварочная горелка является инструментом для 
сварки  ВИГ.  Ее  функции  особенно  влияют  на 

сварной  шов.  На    Рис. 7  показана  сварочная 
горелка ВИГ с газовым охлаждением. 

Рис. 7  

Сварочная горелка ВИГ с газовым 
охлаждением 

 

 

7 10.02

 

Арт. №: WM022208_2.doc 

 

4.2

 

4.3

 

5

 

5.1

 

Конструкция горелки 
Вольфрамовый 

электрод 

находится 

на 

зажимной  втулке  и  фиксируется  путeм 

затягивания  головки  горелки.  Длина  головки 
горелки  выбирается  в  зависимости  от  цели 

применения.  При  сварке  в  узком  месте  она 
может  быть  значительно  короче,  чем 

показанная на рис. Рис. 8. 
Важную функцию выполняет пульт управления 

горелки.  Он  может  быть  в  форме  одной  или 
двух  кнопок  или  иметь  форму  тумблера, 

который  переключается  вперeд  и  назад.  При 
нажатии  на  кнопки  включается  и  выключается 

сварочный  ток,  а  также  регулируется  ток  во 
время  сварки.  При  этом  можно  настроить 

скорость изменения тока. 
Диаметр  вольфрамового  электрода  завит  от 

применяемой 

силы 

тока, 

вида 

тока 

(постоянный/переменный)  и  полярности.  При 

выборе  диаметра  могут  быть  полезными 
приведенные  на  Таблица  1  диапазоны 

изменения силы тока. 
На нижнем конце сварочной горелки находится 

газовое сопло. Оно может быть металлическим 
или  керамическим.  Диаметр  газового  сопла 

должен  соответствовать  сварочному  заданию. 
Если 

необходимо 

защитить 

большую 

сварочную  ванну,  то  газовое  сопло  тоже 
должно  быть  большим.  Поэтому  указывается 

отношение  к  силе  тока  или  к  диаметру 
электрода. Вольфрамовый электрод выступает 

над  газовым  соплом  в  зависимости  от  его 
диаметра  на 2 мм  при  тонких  электродах  или 

до 3 мм при более толстых электродах. 

Конструкция электрода 
При  сварке  постоянным  током  (отрицательный 
полюс)  вольфрамовый  электрод  обычно 

конусообразно  заостряется.  Это  достигается, 
как 

правило, 

шлифовкой. 

Шлифовку 

необходимо  выполнять  таким  образом,  чтобы 
на  отшлифованном  конце  шлифовальные 

царапины  располагались  только  в  продольном 
направлении.  Тогда  электрическая  дуга  будет 

спокойнее,  чем  при  поперечных  царапинах. 

Угол заострения рассчитывается из отношения 
диаметра  электрода  к  длине  конца  электрода. 

Это  соотношение  должно  приблизительно 
равняться 2,5. 
При  правильно  настроенной  силе  тока 
расплавляется  только  малая  часть  конца 

электрода, и там образуется маленький шарик. 
При  этом  дуга  зажигается  особенно  спокойно. 

Поэтому рекомендуется приплавить этот шарик 
ещe 

перед 

началом 

сварки 

путeм 

кратковременной  перегрузки.  В  современных 
аппаратах  есть  возможность  выбрать  такую 

функцию на устройстве управления. 
При  сварке  переменным  током  термическая 

нагрузка 

вольфрамового 

электрода 

значительно выше, чем при сварке постоянным 

током  (отрицательный  полюс).  Поэтому  при 
таком  виде  тока  электрод  либо  совсем  не 

заостряется,  либо  заостряется  в  форме 
усечeнного  конуса,  с  соотношением  обоих 

диаметров 2:1. 
При сварке постоянным током (положительный 

полюс),  что  применяется  крайне  редко, 
электрод не затачивается. 
Необходимо  обратить  внимание,  что  форма 
конца  электрода  значительно  влияет  на 

xарактеристикy  провара.  При  использовании 
острых  электродов  провар  узкий  и  глубокий,  а 

при  использовании  притуплeнных  электродов 
при  тех  же  условиях – более  плоский  и 

широкий, Рис. 9. 

Сварочные аппараты 

Сварочные аппараты ВИГ состоят из источника 

тока и устройства управления. 

Устройство управления 
Устройство управления включает, регулирует и 
сохраняет  постоянный  сварочный  ток.  Кроме 

того,  оно  имеет  дополнительные  функции, 
которые  делают  возможной  сварку  или 

облегчают еe, Рис. 10. 
При  выключении  в  конце  сварочного  шва  у 

современных  аппаратов  может  временно 
снижаться  ток  для  заполнения  точки  (спад 

тока). Также ток может ступенчато повышаться 
в  начале  сварки  (нарастание  тока).  Эти 

функции  можно  запустить  в 2-х-  или 4-х-
тактном  режиме c пульта  управления  горелки. 

Таким 

образом, 

получается 

сварочная 

Ãàçîâîå ñîïëî

Çàæèìíàÿ âòóëêà Òåôëîíîâîå óïëîòíåíèå Êîëïà÷îê ãîðåëêè

Êîðïóñ çàæèìíîé öàíãè

 

Рис. 8 Диаграмма горения сварочной горелки ВИГ 

 

 

8 10.02

 

Арт. №: WM022208_2.doc 

 

программа,  которая  схематически  изображена 
на Рис. 11 . 
У  современных  аппаратов  настроенное  время 
спада  и  нарастания  остаeтся  постоянным, 

независимо  от  настроенной  величины  тока. 
Можно  также  настроить  время  подачи 

защитного газа до и после сварки. 
В  устройство  управления  встроен  узел 

зажигания.  Дуга  ВИГ  может  зажигаться 
контактом  между  электродом  и  изделием, 

однако  при  этом  существует  опасность 
повреждения конца электрода, после чего дуга 

будет  гореть  неспокойно.  Кроме  того,  в 
сварочный  шов  может  перенестись  вольфрам, 

который  из-за  высокой  точки  плавления  не 
расплавится  и  останeтся  в  шве  инородным 

телом.  Поэтому  при  применении  простых 
аппаратов,  не  имеющих  устройств  для 

бесконтактного 

зажигания, 

зажигание 

производится  за  пределами  шва  на  заходной 

планке или на лежащем рядом медном листе. 
Существуют  разные  способы  выполнить 

зажигание  без  повреждения  электрода.  При 

зажигании  импульсами  высокого  напряжения, 
которое 

иногда 

ещe 

называют 

высокочастотным 

зажиганием, 

между 

электродом  и  изделием  прикладывается 

переменное 

напряжение 

величиной 

в 

несколько  тысяч  вольт  (например, 6-8 кВ).  С 

пульта  управления  горелки  можно  задать, 
чтобы  очень  короткие  импульсы  напряжения 
(например, 0,5-1

μс)  в  форме  искрового 

промежутка  переходили  от  электрода  к 

изделию  с  частотой 100 Гц  при  сварке 
постоянным  током,  при  переменном  токе – с 

частотой 50 Гц,  а  при  использовании 
современных  аппаратов – с  настроенной 

частотой 

сварочного 

тока. 

Искровой 

промежуток  можно  слышать  и  видеть.  Он 

ионизирует  молекулы  газа  в  пространстве 
между  электродом  и  изделием,  и  при 

приближении  конца  электрода  на  несколько 
миллиметров  к  месту  зажигания  дуга 

бесконтактно 

зажигается. 

Эмпирическое 

правило  гласит,  что  зажигание  возможно  на 

расстоянии  в 1 мм  на  каждые 1000 В 
напряжения 

зажигания. 

Во 

избежание 

неумышленного  контакта  между  электродом  и 
изделием  лучше  всего  установить  горелку 

наискось  на  край  газового  сопла,  как  показано 
на Рис. 13, и, выравнивая горелку, приближать 

конец электрода, пока не загорится дуга. 

 

Рис. 9 Провар при различных формах конца 

электрода 

AMP%

AMP%

AMP%

AMP

sec

sec

sec

sec

AMP

AMP

sec

sec

sec

AMP%

T200 DC

AMP

VOLT

JOB

JOB

S

Puls

Puls

 

Рис. 10 Устройство управления инверторного 

источника тока EWM для сварки ВИГ  
TRITON 220 DC PowerSinus 

Только после этого газовое сопло снимается с 

изделия и принимается нормальное положение 
горелки.  При  сварке  с  синусоидальным 

переменным  током,  чтобы  снова  зажечь  дугу 

после  прохождения  тока  и  напряжения  через 
нуль, нужно воспользоваться приспособлением 

I

I

start

AMP

t

Up

t

Down

I

end

t

 

Рис. 11 Циклограмма в начале и конце сварки 

 

контактное  зажигание,  при  котором  не 
повреждается электрод, поскольку при контакте 

протекает  очень  низкий  ток.  Только  когда 
после  подъeма  электрода  зажигается  слабая 

дуга,  подключается  настроенный  в  устройстве 
управления сварочный ток. 
К  другим  функциям  устройства  управления 
относятся  переключение  из  нормального 

режима  в  импульсный  режим  и,  в  случае 
необходимости,  на  другой  метод  сварки,  при 

этом,  при  необходимости,  можно  также 
изменить характеристику. 

Источники тока 

© 2002 EWM HIGHTEC WELDING GmbH

 

Dr. Günter-Henle-Str. 8  D-56271 Mündersbach/Ww., Germany

 

www.ewm.de 

 

9 10.02

 

Арт. №: WM022208_2.doc 

 

5.2

 

Источник 

тока 

преобразует 

сетевой 

переменный  ток  с  высоким  напряжением  и 

низкой  силой  тока  в  сварочный  ток  с  высокой 
силой  тока  и  низким  напряжением  и,  при 

необходимости,  выпрямляет  ток.  Для  сварки 
ВИГ  используется  как  переменный,  так  и 

постоянный ток. 
Наиболее  простым  и  дешевым  источником 

сварочного 

тока 

является 

сварочный 

трансформатор.  Он  состоит  из  первичной 

катушки  с  множеством  тонких  намоток  и 
вторичной  катушки  с  несколькими  толстыми 

намотками.  Сетевой  ток  повышает  или 
понижает  сетевое  напряжение  в  зависимости 

от  числа  намоток  этих  катушек.  Сварочный 
трансформатор  обычно  имеет  спадающую 

статическую  характеристику.  Различная  сила 

сварочного  тока  настраивается  при  помощи 
регулировки  магнитным  шунтом,  трансдуктора 

или отвода в первичной обмотке. 
Сварочный 

выпрямитель 

состоит 

из 

трансформатора 

с 

присоединeнным 

выпрямительным агрегатом, Рис. 12. 
В качестве выпрямителя сегодня используются 
кремниевые 

диоды 

или 

тиристоры. 

Переменный 

ток, 

предварительно 

преобразованный 

трансформатором 

на 

необходимую  силу  тока  и  напряжение, 
преобразуется  ими  в  постоянный  ток.  В 

простейших 

сварочных 

выпрямителях 

используется 

однофазное 

подключение 

(двухполупериодная 

схема). 

Они 

дают 

сварочный  ток  с  достаточным  коэффициентом 

пульсации.  Улучшение  выравнивания  тока 
достигается 

при 

преобразовании 

и 

выпрямлении  всех 3 фаз  переменного  тока 
(шестиимпульсная  мостовая  схема).  Простые 

выпрямители  предлагаются  также  в  качестве 
так  называемых  комбинированных  устройств, 

которые  могут  переключаться  на  подачу 
постоянного или переменного сварочного тока. 

Сварочные  выпрямители  для  сварки  ВИГ 
имеют 

спадающую 

статическую 

характеристику.  Еe  можно  настроить  при 
помощи  регулировки  магнитным  шунтом, 

трансдуктора  или  отвода  в  первичной  обмотке 
в  цепи  переменного  тока  или  импульсно-

фазовым регулятором тиристора. 
Современные  аппараты  для  сварки  ВИГ  (Рис. 

15)  в  качестве  источника  тока  оснащены 
инвертором. 
Инвертор  является  электрическим  источником 
тока, который работает по совершенно другому 

принципу 

действия, 

чем 

традиционные 

источники тока (Рис. 16).  
Ток, идущий из сети, сначала выпрямляется, в 
процессе  чего  он  становится  преобразуемым, 

после этого путeм включения и выключения он 
разделяется на короткие участки. Этот процесс 

называется  тактированием.  Процесс  возможен 
благодаря  быстро  реагирующим  электронным 

выключателям, 

транзисторам. 

Первые 

транзисторные инверторы работали с тактовой 

частотой 25 кГц.  Сегодня  существует 
возможность  применять  усовершенствованные 

транзисторы  с  тактовой  частотой 100 кГц  и 
выше. 
После «прерывания» (тактового импульса) тока 
он  преобразуется  на  необходимую  высокую 

 

Рис. 12  

Принципиальная схема сварочного 

 

Рис. 13  

Зажигание импульсами высокого