Наддув — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 11 мая 2015; проверки требуют 12 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 11 мая 2015; проверки требуют 12 правок. Термин «Наддув» имеет и другие значения.

Наддув — принудительное повышение давления воздуха выше текущего уровня атмосферного в системе впуска двигателя внутреннего сгорания, приводящее к увеличению плотности и массы воздуха в камере сгорания перед тактом рабочего хода, что, согласно правилу стехиометрической горючей смеси для конкретного типа мотора, позволяет сжечь больше топлива, а значит увеличить крутящий момент (и мощность, соответственно) при сравнимой частоте вращения. В широком смысле, повышение удельной/литровой мощности при текущем уровне атмосферного давления и есть основная цель наддува. Буквальным следствием этой технической особенности стало одно из ранних применений наддува для компенсации высотного падения мощности в авиационных маршевых ДВС.

Также, наддув есть любого рода создание повышенного давления в принципе. Существуют понятия наддува кабин высотных и космических летательных аппаратов для создания подходящих для людей условий, наддува баков гидросистем для предотвращения вспенивания рабочей жидкости и т. д.

Возможен агрегатный наддув и безагрегатный наддув.

Лопастная турбина и лопастной центробежный компрессор в составе турбонагнетателя Роторный компрессор Roots, применявшийся на приводных нагнетателях Принципиальная схема работы нагнетателя с электрическим приводом

Под агрегатным подразумевается наддув, создание которого обеспечивается неким агрегатом. Фактически, таковых агрегатов в технике всего три — турбонагнетатель, приводной нагнетатель, нагнетатель с электрическим приводом. Первый работает от энергии выхлопных газов и состоит из газовой турбины и компрессора. Второй работает от непосредственного привода с коленвала двигателя и состоит из механической передачи и компрессора. Третий работает от электропривода и состоит из высокооборотного электромотора и компрессора. Вообще, компрессор входит в состав любого агрегата наддува, вследствие чего, такие термины как турбокомпрессор, приводной компрессор и компрессор с электрическим приводом являются синонимами вышеупомянутым трём и правомерны к использованию. Конструкция компрессора может быть универсальна для любого агрегата, хотя обычно в турбонагнетателе и нагнетателе с электрическим приводом используются лопастные центробежные компрессоры, а в приводном нагнетателе — роторные компрессоры. Сам термин «агрегатный наддув» практически никогда не используется, и таковым в речевом обиходе применительно к считается просто любой наддув, если иное не оговорено особо.

Особенность и преимущества агрегатного наддува (турбонаддува, в первую очередь) в том, что таковой позволяет получать сверхвысокие давления на впуске в ДВС — вплоть до 5 Бар — что даёт в итоге примерно кратное давлению наддува повышение удельной мощности на отдельных режимах работы. Всережимного увеличения мощности посредством одного типа агрегата наддува достичь сложно в силу разных причин (либо для этого требуется сильное механическое усложнение конструкции нагнетателя) поэтому часто на ДВС применяются комбинированные системы, состоящие, например, из турбонагнетателя и приводного нагнетателя, или турбонагнетателя и нагнетателя с электрическим приводом.

Также в авиации для компенсации высотного падения мощности маршевых поршневых двигателей на многомоторных самолётах были исторические попытки применения группового агрегатного наддува, обеспечивающего дополнительное снабжение маршевых двигателей воздухом на больших высотах. Основой этой системы был отдельный мотор-компрессор, состоявший из одного двигателя, аналогичного маршевому, и объёмного компрессора, дополненный системой воздуховодов к каждому маршевому двигателю. Пример — тяжёлый бомбардировщик Пе-8.

Агрегатный наддув применяется как на четырёхтактных ДВС, так и на двухтактных ДВС, поршневых и роторно-поршневых, работающих практически по любому термодинамическому циклу (циклу Отто, циклу Дизеля, прочих). Однако к газотурбинным двигателям термин «агрегатного наддува» в русскоязычном инженерно-техническом лексиконе обычно не применяется, несмотря на обязательное наличие компрессора в составе таких двигателей. Важным следствием применения агрегатного наддува является снижение удельного расхода топлива (в граммах на л. с. за час).

К безагрегатному наддуву относят:

• динамический (ранее называемый инерционным, резонансным, акустическим), при котором эффект достигается за счёт колебательных явлений во впускном и/или выпускном трубопроводах;
• скоростной, применяемый на поршневых авиационных двигателях на высотах больше расчётной и при скоростях более 500 км/ч;
• рефрижерационный, достигаемый испарением в поступающем воздухе топлива или какой-либо другой горючей жидкости с низкой температурой кипения и большой теплотой парообразования.

Всё большее распространение^{[когда?]} на транспортных двигателях внутреннего сгорания получает динамический наддув, который при несущественных изменениях в конструкции трубопроводов приводит к повышению коэффициента наполнения до ηv=0,92−0,96{\displaystyle \eta _{v}=0,92-0,96} в широком диапазоне изменения частоты вращения двигателя. Увеличение ηv{\displaystyle \eta _{v}} при наддуве позволяет форсировать дизель по энергетическим показателям в случае одновременного увеличения цикловой подачи топлива или улучшить экономические показатели при сохранении мощностных (при той же цикловой подаче топлива). Динамический наддув повышает долговечность деталей цилиндро-поршневой группы благодаря более низким тепловым режимам при работе на бедных смесях.

ru.wikipedia.org

Наддув — это… Что такое Наддув?

Наддув — увеличение количества свежего заряда горючей смеси, подаваемой в двигатель внутреннего сгорания, за счёт повышения давления при впуске. Наддув обычно применяют с целью повышения мощности (на 20-45 %) без увеличения массы и габаритов двигателя, а также для компенсации падения мощности в условиях высокогорья. Наддув с «качественным регулированием» может применяться для снижения токсичности и дымности отработавших газов. Агрегатный наддув осуществляется с помощью компрессора, турбокомпрессора или комбинировано. Наибольшее распространение получил наддув с помощью турбокомпрессора, для привода которого используется энергия отработавших газов.

Агрегатный наддув применяют почти на всех видах транспортных дизелей (судовых, тепловозных, тракторных). Наддув на карбюраторных двигателях ограничивается возникновением детонации. К основным недостаткам агрегатного наддува относят:

• повышение механической и тепловой напряжённости двигателя вследствие увеличения давления и температуры газов;
• снижение экономичности;
• усложнение конструкции.

К безагрегатному наддуву относят:

• динамический (ранее называемый инерционным, резонансным, акустическим), при котором эффект достигается за счёт колебательных явлений в трубопроводах;
• скоростной, применяемый на поршневых авиационных двигателях на высотах больше расчётной и при скоростях более 500 км/ч;
• рефрижерационный, достигаемый испарением в поступающем воздухе топлива или какой-либо другой горючей жидкости с низкой температурой кипения и большой теплотой парообразования.

Всё большее распространение на транспортных двигателях внутреннего сгорания получает динамический наддув, который при несущественных изменениях в конструкции трубопроводов приводит к повышению коэффициента наполнения до в широком диапазоне изменения частоты вращения двигателя. Увеличение при наддуве позволяет форсировать дизель по энергетическим показателям в случае одновременного увеличения цикловой подачи топлива или улучшить экономические показатели при сохранении мощностных (при той же цикловой подаче топлива). Динамический наддув повышает долговечность деталей цилиндро-поршневой группы благодаря более низким тепловым режимам при работе на бедных смесях.

См. также

Ссылки

dic.academic.ru

Наддув двигателя (двс)

Задача повышения мощности и крутящего момента двигателя была актуальна всегда. Мощность двигателя напрямую связана с рабочим объемом цилиндров и количеством подаваемой в них топливо-воздушной смеси. Т.е., чем больше в цилиндрах сгорает топлива, тем более высокую мощность развивает силовой агрегат. Однако самое простое решение – повысить мощность двигателя путем увеличения его рабочего объема приводит к увеличению габаритов и массы конструкции.

Количество подаваемой рабочей смеси можно поднять за счет увеличения оборотов коленчатого вала (другими словами, реализовать в цилиндрах за единицу времени большее число рабочих циклов), но при этом возникнут серьезные проблемы, связанные с ростом сил инерции и резким увеличением механических нагрузок на детали силового агрегата, что приведет к снижению ресурса мотора. Наиболее действенным способом в этой ситуации является наддув.

Представим себе такт впуска двигателя внутреннего сгорания: мотор в это время работает как насос, к тому же весьма неэффективный – на пути воздуха находится воздушный фильтр, изгибы впускных каналов, в бензиновых моторах – еще и дроссельная заслонка. Все это, безусловно, снижает наполнение цилиндра. Ну а что требуется, чтобы его повысить? Поднять давление перед впускным клапаном – тогда воздуха в цилиндре “поместится” больше. При наддуве улучшается наполнение цилиндров свежим зарядом, что позволяет сжигать в цилиндрах большее количество топлива и получать за счет этого более высокую агрегатную мощность двигателя.

В ДВС применяют три типа наддува:

• резонансный –при котором используется кинетическая энергия объема воздуха во впускных коллекторах (нагнетатель в этом случае не нужен)
• механический – в этом варианте компрессор приводится во вращение ремнем от двигателя
• газотурбинный (или турбонаддув) – турбина приводится в движение потоком отработавших газов.

У каждого способа свои преимущества и недостатки, определяющие область применения.

Содержание статьи

Резонансный наддув

Настраиваемый впускной коллектор

Как уже отмечалось в начале статьи, для лучшего наполнения цилиндра следует поднять давление перед впускным клапаном. Между тем повышенное давление необходимо вовсе не постоянно – достаточно, чтобы оно поднялось в момент закрытия клапана и «догрузило» цилиндр дополнительной порцией воздуха. Для кратковременного повышения давления вполне подойдет волна сжатия, «гуляющая» по впускному трубопроводу при работе мотора. Достаточно лишь рассчитать длину самого трубопровода, чтобы волна, несколько раз отразившись от его концов, пришла к клапану в нужный момент.

Теория проста, а вот воплощение ее требует немалой изобретательности: клапан при разных оборотах коленчатого вала открыт неодинаковое время, а потому для использования эффекта резонансного наддува требуются впускные трубопроводы переменной длины. При коротком впускном коллекторе мотор лучше работает на высоких оборотах , при низких оборотах более эффективен длинный впускной тракт. Переменные длины впускных трубопроводов можно создать двумя способами: или путем подключения резонансной камеры, или через переключение на нужный впускной канал или его подключение. Последний вариант называют еще динамическим наддувом. Как резонансный, так и динамический наддув могут ускорить течение впускного столба воздуха.

Эффекты наддува, создаваемые за счет колебаний напора воздушного потока, находится в диапазоне от 5 до 20 миллибар. Для сравнения: с помощью турбонаддува или механического наддува можно получить значения в диапазоне между 750 и 1200 миллибар. Для полноты картины отметим, что существует еще инерционный наддув, при котором основным фактором создания избыточного давления перед клапаном является скоростной напор потока во впускном трубопроводе. Дает незначительную прибавку мощности при высоких (больше 140 км/ч) скоростях движения. Используется в основном на мотоциклах.

Механический наддув

Механические нагнетатели (по англ. supercharger) позволяют довольно простым способом существенно поднять мощность мотора.
Имея привод непосредственно от коленчатого вала двигателя, компрессор способен закачивать воздух в цилиндры при минимальных оборотах без задержки увеличивать давление наддува строго пропорционально оборотам мотора. Но у них есть и недостатки. Они снижают КПД ДВС, так как на их привод расходуется часть мощности, вырабатываемой силовым агрегатом. Системы механического наддува занимают больше места, требуют специального привода (зубчатый ремень или шестеренчатый привод) и издают повышенный шум.

Механические нагнетатели

Существует два вида механических нагнетателей: объемные и центробежные.

Типичными представителемя объемных нагнетателей являются нагнетатель Roots и компрессор Lysholm.

Конструкция Roots напоминает масляный шестеренчатый насос. Два ротора вращаются в противоположные стороны внутри овального корпуса. Оси роторов связаны между собой шестернями. Особенность такой конструкции в том, что воздух сжимается не в нагнетателе, а снаружи – в трубопроводе, попадая в пространство между корпусом и роторами. Основной недостаток – в ограниченном значении наддува. Как бы безупречно ни были подогнаны детали нагнетателя, при достижении определенного давления воздух начинает просачиваться назад, снижая КПД системы. Способов борьбы немного: увеличить скорость вращения роторов либо сделать нагнетатель двух- и даже трехступенчатым.

Таким образом можно повысить итоговые значения до приемлемого уровня, однако многоступенчатые конструкции лишены своего главного достоинства – компактности. Еще одним минусом является неравномерное нагнетание на выходе, ведь воздух подается порциями. В современных конструкциях применяются трехзубчатые роторы спиральной формы, а впускное и выпускное окна имеют треугольную форму. Благодаря этим ухищрениям нагнетатели объемного типа практически избавились от пульсирующего эффекта. Невысокие скорости вращения роторов, а следовательно, долговечность конструкции вкупе с низким шумом привели к тому, что ими щедро оснащают свою продукцию такие именитые бренды, как DaimlerChrysler, Ford и General Motors.

Объемные нагнетатели поднимают кривые мощности и крутящего момента, не изменяя их формы. Они эффективны уже на малых и средних оборотах, а это наилучшим образом сказывается на динамике разгона. Проблема лишь в том, что подобные системы очень прихотливы в изготовлении и установке, а значит, довольно дороги.

Еще один способ нагнетать во впускной коллектор воздух под избыточным давлением в свое время предложил инженер Лисхольм (Lysholm). Его детище окрестили винтовым нагнетателем, или «double screw» (двойной винт). Конструкция наддува Лисхольма чем-то напоминает обычную мясорубку.
Внутри корпуса установлены два взаимодополняющих винтовых насоса (шнека). Вращаясь в разные стороны, они захватывают порцию воздуха, сжимают и загоняют ее в цилиндры. Характерна такая система внутренним сжатием и минимальными потерями, благодаря точно выверенным зазорам.
Кроме того, винтовые наддувы эффективны практически во всем диапазоне оборотов двигателя, бесшумны, очень компактны, но чрезвычайно дороги из-за сложности в изготовлении. Однако ими не брезгуют такие именитые тюнинг-ателье, как AMG или Kleemann.

Механический наддув

Центробежные нагнетатели по конструкции напоминают турбонаддув. Избыточное давление во впускном коллекторе также создает компрессорное колесо (крыльчатка). Его радиальные лопасти захватывают и отбрасывают воздух в окружной тоннель при помощи центробежной силы. Отличие от турбонаддува лишь в приводе. Центробежные нагнетатели страдают аналогичным, хотя и менее заметным инерционным пороком, но есть и еще одна важная особенность. Фактически величина производимого давления пропорциональна квадрату скорости компрессорного колеса.

Проще говоря, вращаться оно должно очень быстро, чтобы надуть в цилиндры необходимый воздушный заряд, порой в десятки раз превышая обороты двигателя. Эффективен центробежный нагнетатель на высоких оборотах. Механические «центробежники» не так капризны в обслуживании и долговечнее газодинамических собратьев, поскольку работают при менее экстремальных температурах. Неприхотливость, а следовательно, и дешевизна конструкции снискали им популярность в сфере любительского тюнинга.

Интеркулер

Схема управления механическим нагнетателем довольно проста. При полной нагрузке заслонка перепускного трубопровода закрыта, а дроссельная открыта — весь поток воздуха поступает в двигатель. При работе с частичной нагрузкой дроссельная заслонка закрывается, а заслонка трубопровода открывается — избыток воздуха возвращается на вход нагнетателя. Входящий в схему охладитель наддувочного воздуха (Intercooler) является почти непременной составной частью не только механических, но и газотурбинных систем наддува.

При сжатии в компрессоре (либо в нагнетателе) воздух нагревается, в результате чего его плотность уменьшается. Это приводит к тому, что в рабочем объеме цилиндра воздуха, а, следовательно, и кислорода, по массе помещается меньше, чем могло бы поместиться при отсутствии нагревания. Поэтому сжатый воздух перед подачей его в цилиндры двигателя предварительно охлаждается в интеркулере. По своей конструкции это обычный радиатор, который охлаждается либо потоком набегающего воздуха, либо охлаждающей жидкостью. Понижение температуры наддувочного воздуха на 10 градусов позволяет увеличить его плотность примерно на 3%. Это, в свою очередь, позволяет увеличить мощность двигателя примерно на такой же процент.

Газотурбинный наддув

Турбокомпрессор

Более широко на современных автомобильных двигателях применяются турбокомпрессоры. По сути, это тот же центробежный компрессор, но с другой схемой привода. Это самое важное, можно сказать, принципиальное отличие механических нагнетателей от “турбо”. Именно схема привода в значительной мере определяет характеристики и области применения тех или иных конструкций. У турбокомпрессора крыльчатка-нагнетатель сидит на одном валу с крыльчаткой-турбиной, которая встроена в выпускной коллектор двигателя и приводится во вращение отработавшими газами. Частота вращения может превышать 200.000 об./мин. Прямой связи с коленвалом двигателя нет, и управление подачей воздуха осуществляется за счёт давления отработавших газов.

К достоинствам турбонаддува относят: повышение КПД и экономичности мотора (механический привод отбирает мощность у двигателя, этот же использует энергию отработавших газов, следовательно, КПД увеличивает). Не следует путать удельную и общую экономичность мотора. Естественно, для работы двигателя, мощность которого возросла за счет применения турбонаддува, требуется больше топлива, чем для аналогичного безнаддувного мотора меньшей мощности. Ведь наполнение цилиндров воздухом улучшают, как мы помним, для того, чтобы сжечь в них большее количество топлива. Но массовая доля топлива, приходящаяся на единицу мощности в час у двигателя, оснащенного ТК, всегда ниже, чем у схожего по конструкции силового агрегата, лишенного наддува.

Турбонаддув дает возможность достичь заданных характеристик силового агрегата при меньших габаритах и массе, чем в случае применения “атмосферного” двигателя. Кроме того, у турбодвигателя лучше экологические показатели. Наддув камеры сгорания приводит к снижению температуры и, следовательно, уменьшению образования оксидов азота. В бензиновых двигателях наддувом добиваются более полного сгорания топлива, особенно на переходных режимах работы. В дизелях дополнительная подача воздуха позволяет отодвинуть границу возникновения дымности, т. е. бороться с выбросами частиц сажи.

Дизели существенно лучше приспособлены к наддуву вообще, и к турбонаддуву в частности. В отличие от бензиновых моторов, в которых давление наддува ограничивается опасностью возникновения детонации, им такое явление неведомо. Дизель можно наддувать вплоть до достижения предельных механических нагрузок в его механизмах. К тому же отсутствие дросселирования воздуха на впуске и высокая степень сжатия обеспечивают большее давление отработавших газов и их меньшую температуру в сравнении с бензиновыми моторами. В общем, как раз то, что нужно для применения турбокомпрессора. Турбокомпрессоры более просты в изготовлении, что окупает ряд присущих им недостатков.

VNT турбокомпрессор

При низкой частоте вращения двигателя количество отработавших газов невелико, соответственно, эффективность работы компрессора невысока. Кроме того, турбонаддувный двигатель, как правило, имеет т. н. «турбояму» (по-английски “turbo-lag”) — замедленный отклик на увеличение подачи топлива. Вам нужно резко ускориться — вдавливаете педаль газа в пол, а двигатель некоторое время «думает» и лишь потом подхватывает. Объяснение простое — требуется время, пока мотор наберет обороты, увеличится давление выхлопных газов, раскрутится турбина, с ней крыльчатка нагнетателя – и наконец, “пойдет” воздух. Избавиться от указанных недостатков конструкторы пытаются разными способами. В первую очередь, снижением массы вращающихся деталей турбины и компрессора. Ротор современного турбокомпрессора настолько мал, что легко умещается на ладони.

Снижение массы достигается не только конструкцией ротора, но и выбором для него соответствующих материалов. Основная сложность при этом- высокая температура отработавших газов. Металлокерамический ротор турбины примерно на 20% легче изготовленного из жаростойких сплавов, да к тому же обладает меньшим моментом инерции. До последнего времени срок службы всего агрегата ограничивала долговечность подшипников. По сути, это были вкладыши, подобные вкладышам коленчатого вала, которые смазывались маслом под давлением. Износ таких подшипников скольжения был, конечно, велик, однако шариковые не выдерживали огромной частоты вращения и высоких температур. Выход нашли когда удалось разработать подшипники с керамическими шариками. Однако достойно удивления не применение керамики – подшипники заполнены постоянным запасом пластичной смазки, то есть канал от штатной масляной системы двигателя уже не нужен!

Избавиться от недостатков турбокомпрессора позволяет не только уменьшение инерционности ротора, но и применение дополнительных, иногда довольно сложных схем управления давлением наддува. Основные задачи при этом — уменьшение давления при высоких оборотах двигателя и повышение его при низких. Полностью решить все проблемы можно использованием турбины с изменяемой геометрией (Variable Nozzle Turbine), например, с подвижными (поворотными) лопатками , параметры которой можно менять в широких пределах.

Принцип действия VNT турбокомпрессора заключается в оптимизации потока выхлопных газов, направляемых на крыльчатку турбины. На низких оборотах двигателя и малом количестве выхлопных газов VNT турбокомпрессор направляет весь поток выхлопных газов на колесо турбины, тем самым увеличивая ее мощность и давление наддува. При высоких оборотах и высоком уровне газового потока турбокомпрессор VNT располагает подвижные лопатки в открытом положении, увеличивая площадь сечения и отводя часть выхлопных газов от крыльчатки, защищая себя от превышения оборотов и поддерживая давление наддува на необходимом двигателю уровне, исключая перенаддув.

Комбинированные системы

Двухступенчатый наддув

Помимо одиночных систем наддува сейчас часто встречается и двухступенчатый наддув. Первая ступень — приводной компрессор — обеспечивает эффективный наддув на малых оборотах ДВС, а вторая — турбонагнетатель — утилизирует энергию выхлопных газов. После достижения силовым агрегатом достаточных для нормальной работы турбины оборотов, компрессор автоматически выключается, а при их падении вновь вступает в действие.

Ряд производителей устанавливают на свои моторы сразу два турбокомпрессора. Такие системы называют «битурбо» или «твинтурбо». Принципиальной разницы в них нет, за одним лишь исключением. «Битурбо» подразумевает использование разных по диаметру, а следовательно и производительности, турбин. Причем алгоритм их включения может быть как параллельным, так и последовательным (секвентальным). На низких оборотах быстро раскручивается и вступает в работу турбонаддув маленького диаметра, на средних к нему подключается «старший брат».

Таким образом, выравнивается разгонная характеристика автомобиля. Система дорогостоящая, поэтому ее можно встретить на престижных автомобилях, например Maserati или Aston Martin. Основная задача «твинтурбо» заключается не в сглаживании «турбоямы», а в достижении максимальной производительности. При этом используются две одинаковые турбины. Устанавливаются «твин-» и «битурбо» как на V-образные блоки, так и на рядные моторы. Варианты подключения турбин также идентичны системе «битурбо». В чем же смысл? Дело в том, что производительность турбины напрямую зависит от двух ее параметров: диаметра и скорости вращения. Оба показателя весьма капризны. Увеличение диаметра приводит к повышению инерционности и, как следствие, к пресловутой «турбояме». Скорость же турбины ограничивается допустимыми нагрузками на материалы. Поэтому две скромные и менее инерционные турбины могут оказаться эффективнее одной большой.

Рекомендации

Во-первых, вовремя меняйте масло и масляный фильтр. Во-вторых, используйте только масло, предназначенное для двигателей, оборудованных турбонаддувом, которое изначально рассчитано на более высокие температуры, чем обычное. Но в дороге всякое может случиться, и если вам пришлось залить неизвестное масло, то не гоните, двигайтесь потихоньку. Двигатель это масло переживет, а вот турбонаддув — не обязательно. Приехав домой, сразу же смените масло и масляный фильтр.

И, наконец, третье, самое главное условие нормальной работы турбонаддува. В жизни турбины есть два самых ответственных момента: запуск двигателя и его остановка. При запуске холодного двигателя масло в нем имеет высокую вязкость, оно с трудом прокачивается по зазорам; еще не установились тепловые зазоры; нагрев разных деталей компрессора, а следовательно, и тепловое расширение, идут с разной скоростью. Поэтому не спешите, дайте двигателю прогреться.

Если вам надо остановиться, никогда не глушите двигатель сразу. В зависимости от режима езды дайте ему поработать на холостом ходу 2-5 минут (зимой можно дольше). За это время вал турбины снизит обороты до минимальных, а детали, непосредственно соприкасающиеся с выхлопными газами, плавно остынут. В этой ситуации значительно облегчает жизнь турбо-таймер. Он проследит за тем, чтобы разгоряченный двигатель автомобиля поработал несколько минут на холостом ходу, остужая элементы турбонаддува, даже если владелец уже покинул и закрыл своё авто. Впрочем, подобную функцию имеют и многие охранные сигнализации.

avtonov.info

Системы наддува двигателя

С момента появления двигателя внутреннего сгорания перед конструкторами появилась задача повышения его мощности. А это возможно только одним путем – увеличением количества сгораемого топлива.

Способы повышения мощности двигателя

Для решения этой проблемы использовалось два метода, один из которых – повышение объема камер сгорания. Но в условиях постоянно ужесточающийся экологических требований к силовым агрегатам автомобилей этот метод повышения мощности сейчас практически не используется, хотя раннее он был приоритетным.

Второй метод повышения мощности сводится к принудительному увеличению количества горючей смеси. В результате этого даже на малообъемных силовых установках удается существенно повысить эксплуатационные показатели.

Если с увеличением количества подаваемого в цилиндры топлива проблем не возникает (система его подачи легко регулируется под требуемые условия), то с воздухом не все так просто. Силовая установка самостоятельно его закачивает за счет разрежения в цилиндрах и повлиять на объем закачки невозможно. А поскольку для максимально эффективного сгорания в цилиндрах должна создаваться топливовоздушная смесь с определенным соотношением, то увеличение только одного количества топлива никакого прироста мощности не дает, а наоборот – повышается расход, а мощность падает.

Выходом из ситуации является принудительная накачка воздуха в цилиндры, так называемый наддув двигателя. Отметим, что первые устройства, нагнетающие воздух в камеры сгорания, появились практически с момента появления самого двигателя внутреннего сгорания, но долгое время их на автотранспорте не использовали. Зато наддувы достаточно широко использовались в авиации и на кораблях.

Виды по способу создания давления

Наддув двигателя – задумка теоретически простая. Суть ее сводится к тому, что принудительная закачка позволяет существенно увеличить количество воздуха в цилиндрах по сравнению с объемом, который засасывает сам мотор, соответственно, и топлива подать можно больше. В результате удается повысить мощность силовой установки без изменения объема камер сгорания

Но это в теории все просто, на практике же возникает множество трудностей. Основная проблема сводится к определению, какая конструкция наддува является самой эффективной и надежной.

В целом разработано три типа нагнетателей, различающихся по способу нагнетания воздуха:

1. Roots
2. Lysholm (механический нагнетатель)
3. Центробежный (турбина)

Каждый из них имеет свои конструктивные особенности, достоинства и недостатки.

Roots

Нагнетатель типа Roots изначально был представлен в виде обычного шестеренчатого насоса (что-то схожее с масляным насосом), но со временем конструкция этого наддува сильно изменилась. В современном нагнетателе Roots шестеренки заменены на два ротора, вращающихся разнонаправлено, и установленных в корпусе. Вместо зубьев на роторах сделаны лопастные кулачки, которыми происходит зацепление роторов между собой.

Главной особенностью наддува Roots является способ нагнетания. Давление воздуха создается не в корпусе, а на выходе из него. По сути, лопасти роторов просто захватывают воздух и выталкивают его в выходной канал, ведущий к впускному коллектору.

Устройство и работа нагнетателя Roots

Но у такого нагнетателя есть несколько существенных недостатков – создаваемое им давление ограничено, при этом еще присутствует пульсация воздуха. Но если второй недостаток конструкторы смогли преодолеть (путем придания роторам и выходным каналам особой формы), то проблема ограничения создаваемого давления более серьезна – либо приходится увеличивать скорость вращения роторов, что негативно сказывается на ресурсе нагнетателя, либо создавать несколько ступеней нагнетания, из-за чего устройство становится очень сложным по конструкции.

Lysholm

Наддув двигателя типа Lysholm конструктивно схож с Roots, но у него вместо роторов используются спиралевидные шнеки (как в мясорубке). В такой конструкции создание давления происходит уже в самом нагнетателе, а не на выходе. Суть проста – воздух захватывается шнеками, сжимается в процессе транспортировки шнеками от входного канала на выходной и затем выталкивается. За счет спиралевидной формы процесс подачи воздуха идет непрерывно, поэтому никакой пульсации нет. Такой нагнетатель обеспечивает создание большего давления, чем конструкция Roots, работает бесшумно и на всех режимах мотора.

Нагнетатель типа Lysholm, другое название — винтовой.

Основным недостатком этого наддува является высокая стоимость изготовления.

Центробежный тип

Центробежные нагнетатели – самый сейчас распространенный тип устройства. Он конструктивно проще, чем первые два типа, поскольку рабочий элемент у него один – компрессионное колесо (обычная крыльчатка). Установленная в корпусе эта крыльчатка захватывает воздух входного канала и выталкивает его в выходной.

Центробежный нагнетатель с газотурбинным приводом

Особенность работы этого нагнетателя сводится к тому, что для создания требуемого давления необходимо, чтобы турбинное колесо вращалось с очень большой скоростью. А это в свою очередь сказывается на ресурсе.

Типы привода, их достоинства и недостатки

Вторая проблема – привод нагнетателя, а он может быть:

1. Механическим
2. Газотурбинным
3. Электрическим

В механическом приводе в действие нагнетатель приводится от коленчатого вала посредством ременной, реже – цепной, передачи. Такой тип привода хорош тем, что наддув начинает работать сразу после запуска силовой установки.

Но у него есть существенный недостаток – этот тип привода «забирает» часть мощности мотора. В результате получается замкнутый круг – нагнетатель повышает мощность, но сразу же ее и отбирает. Использоваться механический привод может со всеми типами наддувов.

Газотурбинный привод сейчас пока является самым оптимальным. В нем нагнетатель приводится в действие за счет энергии сгоревших газов. Этот тип привода используется только с центробежным наддувом. Нагнетатель с таким типом привода получил название турбонаддува.

Чтобы использовать энергию отработанных газов конструкторы, по сути, просто взяли два центробежных нагнетателя и соединили их крыльчатки одной осью. Далее один нагнетатель подсоединили к выпускному коллектору. Выхлопные газы, на выходе из цилиндров двигаются с высокой скоростью, попадают в нагнетатель и раскручивают крыльчатку (она получила название турбинное колесо). А поскольку она соединена с крыльчаткой (компрессорным колесом) второго нагнетателя, то он начинает выполнять требуемую задачу – нагнетать воздух.

Турбонаддув хорош тем, что не оказывает влияние на мощность двигателя. Но у него есть недостаток, причем существенный – на малых оборотах двигателя он из-за небольшого количества выхлопных газов не способен эффективно нагнетать воздух, он эффективен только на высоких оборотах. К тому же в турбонаддуве присутствует такой эффект как «турбояма».

Суть этого эффекта сводится к тому, что турбонаддув не обеспечивает мгновенную реакцию на действия водителя. При резком изменении режима работы двигателя, к примеру, при разгоне, на первом этапе энергии выхлопных газов недостаточно, чтобы наддув закачал требуемое количество воздуха, нужно время, чтобы в цилиндрах прошли процессы и повысилось количество отработанных газов. В результате при резком нажатии на педаль, машина «тупит» и не разгоняется, но как только наддув наберет обороты, авто начинает активно ускоряться – «выстреливает».

Есть и еще один не очень приятный эффект – «турболаг». У него суть примерно та же, что и у «турбоямы», но природа у него несколько другая. Сводится она к тому, что наддув обладает запоздалой реакцией на действия водителя. Обусловлена она тем, что нагнетателю требуется время захватить, закачать воздух и подать его в цилиндры.

Показательные графики эффектов «турбояма» и «турболаг» в зависимости от мощности

«Турбояма» появляется только в нагнетателях, работающих от энергии выхлопных газов, в устройствах же с механических приводом ее нет, поскольку производительность наддува пропорциональна оборотам двигателя. А вот «турболаг» присутствует во всех типах нагнетателей.

В современных автомобилях начинают внедрять электрические приводы наддува, но они только зарождаются. Пока их используют, как дополнительный механизм, для исключения «турбоямы» в работе турбонаддува. Не исключено что вскоре и появится разработка которая заменит привычные нам нагнетатели.

Электронагнетатель от фирмы Valeo

Для их эффективной работы необходимо более высокое напряжение, поэтому используется вторая сеть со своим аккумулятором на 48 вольт. Концерн Audi вообще планирует перевести все оборудование на повышенное напряжение – 48 вольт, так как увеличивается количество электронных систем и соответственно нагрузка на сеть автомобиля. Возможно в будущем все автопроизводители перейдут на повышенное напряжение бортовой сети.

Иные проблемы

Помимо способа нагнетания и типа привода существует еще немало вопросов, которые успешно решились или решаются конструкторами.

К ним относится:

• нагрев воздуха при сжатии;
• «турбояма»;
• эффективная работа нагнетателя на всех режимах.

Во время нагнетания воздух сильно нагревается, что приводит к снижению его плотности, а это в свою очередь сказывается на детонационном пороге топливовоздушной смеси. Устранить эту проблему удалось путем установки интеркулера – радиатора охлаждения воздуха. Причем осуществлять охлаждение этот узел может разными способами – потоком встречного воздуха или за счет жидкостной системы охлаждения.

Варианты исполнения систем наддува

Но установка интеркулера породила другую проблему – увеличение «турболага». Из-за радиатора общая длина воздуховода от нагнетателя к впускному коллектору существенно увеличилась, а это повлияло на время нагнетания.

Проблема с «турбоямой» автопроизводителями решается по-разному. Одни снижают массу составных элементов, другие используют технологию изменяемой геометрии турбопривода. При первом варианте решения проблемы, снижение массы крыльчаток приводит к тому, что для раскручивания наддува требуется меньше энергии. Это позволяет нагнетателю раньше вступить в работу и обеспечить давление воздуха даже при незначительных оборотах двигателя.

Что касается геометрии, то за счет использования специальных крыльчаток с приводом от актуатора, установленных в корпусе турбинного колеса удается осуществлять перенаправление потока отработанных газов в зависимости от режима работы мотора.

Повышение эффективности работы нагнетателя на всех режимах работы некоторые производители решают путем установки двух, а то и трех нагнетателей. И здесь уже каждая автокомпания поступает по-разному. Одни устанавливают два турбонаддува, но разных размеров. «Малый» нагнетатель отрабатывает на небольших оборотах мотора, снижая эффект «турбоямы», а при увеличении оборотов в работу включается «большой» наддув. Другие же автопроизводители применяют комбинированную схему, в которой за малые обороты «отвечает» нагнетатель с механическим приводом, что вовсе устраняет «турбояму», а на высоких оборотах задействуется уже турбонаддув.

Напоследок отметим, что выше указаны только одни из основных проблем, связанных с принудительной подачей воздуха в цилиндры, в действительности их больше. К ним можно отнести передув и помпаж.

Увеличение мощности нагнетателем, по сути, ограничено только одним фактором — прочнотью составных элементов силовой установки. То есть, мощностные характеристики можно увеличивать только до определенного уровня, превышение которого приведет к разрушению узлов мотора. Это превышение и называется передувом. Чтобы он не произошел, система принудительного нагнетания воздуха оснащается клапанами и каналами, которые предотвращают раскручивание крыльчатки выше установленных оборотов, получается, что производительность наддува имеет граничную отметку. Дополнительно при достижении определенных условий ЭБУ системы питания корректирует количество подаваемого в цилиндры топлива.

Помпаж можно охарактеризовать как «обратное движение воздуха». Возникает эффект при резком переходе с высоких оборотов на низкие. В итоге, нагненататель уже накачал воздух в большом количестве, но из-за снижения оборотов он становиться невостребованным, поэтому он начинает возвращаться к наддуву, что может стать причиной его поломки.

Клапан blow-off

Проблема помпажа решена использованием обходных каналов (байпас), по которым сжатый не расходованный воздух перекачивается на входной канал перед нагнетателем, тем самым он смягчает, но не устраняет, нагрузки при помпаже. Второй системой которая полностью решает проблему помпажа, является установка перепускного клапана или blow-off, который при необходимости сбрасывает воздух в атмосферу.

Установка нагнетателей воздуха на силовые установки пока является самым оптимальным способом повышения мощности.

autoleek.ru

Нагнетатель (автомобилестроение) — Википедия

Нагнетатель — механический агрегат, опционально применяемый на поршневых и роторно-поршневых двигателях внутреннего сгорания (далее — ДВС), работающий за счёт того или иного вида энергии, получаемой в процессе работы самого ДВС, и осуществляющий наддув, то есть принудительное нагнетание воздуха в ДВС с целью его всережимной форсировки или (в отдельных случаях) продувки.

Нагнетатель как элемент агрегатного наддува[править | править код]

Применение нагнетателя и его функции[править | править код]

Работа нагнетателя на двухтактном и четырёхтактном моторах

Нагнетатель может применяться на поршневых и роторно-поршневых ДВС, работающих по любому термодинамическому циклу и с любым числом тактов. Для большинства типов подобных ДВС нагнетатель является опциональным элементом конструкции, не влияющим на принципиальную возможность работы самого ДВС. Основная задача нагнетателя здесь — наддув с целью повышения мощности. Под наддувом подразумевается в первую очередь принудительное нагнетание воздуха в ДВС с давлением выше текущего уровня атмосферного, приводящее к увеличению плотности и массы воздуха в камере сгорания перед тактом рабочего хода, что, в свою очередь, согласно правилу стехиометрической горючей смеси для конкретного типа двигателя, позволяет сжечь больше топлива, а значит увеличить крутящий момент (и мощность, соответственно) на любой сравнимой с безнаддувным двигателем частоте вращения коленвала/ротора. В рамках этой задачи наддув с помощью нагнетателя есть лишь один из возможных методов форсировки и/или повышения КПД, и наличие или отсутствие нагнетателя определяется лишь целями и бюджетом разработчиков конкретного мотора. Исключением из этого правила является только некоторые типы двухтактных поршневых ДВС, где нагнетатель в первую очередь выполняет задачу по принудительной продувке цилиндров на стыке двух рабочих тактов и присутствует во впускной системе такого ДВС практически всегда.

Отсутствие нагнетателя в составе ГТД[править | править код]

В газотурбинных ДВС нагнетатель формально отсутствует. Компрессор, входящий в состав любого газотурбинного ДВС, является абсолютно неотъемлемым элементом конструкции, обеспечивающим принципиальную возможность работы подобного ДВС, и такой компрессор в русскоязычном инженерно-техническом лексиконе нагнетателем не называется, хотя и выполняет функцию принудительного нагнетания воздуха.

Типы нагнетателей по их энергетическому приводу[править | править код]

Нагнетатель работает за счёт того или иного вида энергии, получаемой с самого ДВС либо напрямую, либо опосредованно. Возможно использование энергии выхлопных газов, механической энергии вращения валов ДВС, электрической энергии. В зависимости от своего энергетического привода конструкция нагнетателя имеет свои технические особенности и своё собственное название. Нагнетатели, работающие от энергии выхлопных газов, называются турбонагнетателями, от механического привода — приводными нагнетателями. Также есть нагнетатели, работающие от электрической энергии, но для их описания устоявшийся русскоязычный термин пока отсутствует и их можно называть как электронагнетателями, так и нагнетателями с электроприводом.

Смысл терминов «нагнетатель» и «компрессор»[править | править код]

Важным элементом нагнетателя является воздушный компрессор, который присутствует в конструкции абсолютно любого нагнетателя, независимо от его энергетического привода. При этом контексте агрегатного наддува оба термина — и нагнетатель и компрессор — используются наравне, в том числе в составе сложносоставных слов, типа турбонагнетатель/турбокомпрессор, что у непосвящённых в тему может вызвать вопросы к смысловым оттенкам терминов. Следует понимать, что с точки зрения семантики термин «нагнетатель» подразумевает функцию всего агрегата в целом, а «компрессор» — наименование энергетической машины и главного исполнительного узла абсолютно любого нагнетателя. В русскоязычном речевом обиходе равноправное использование обоих терминов применительно к наддуву фактически допустимо, а оба слова, как в простом, так и в сложносоставном виде в данном случае могут считаться синонимами.

В теории лопастных машин термины «нагнетатель» и «компрессор» не тождественны. Обычно лопастные машины, повышающие давление потока не более, чем на 10%, относят к вентиляторам; на 20…25% — к нагнетателям; большие давления соответствуют компрессорам. В обиходе нагнетатель в сборе часто называют «турбиной», хотя в приводном нагнетателе турбина вообще отсутствует, а в газотурбинном является лишь приводом нагнетателя/компрессора.

Турбонагнетатель в сборе. Турбина — слева, компрессор — справа Простой турбонагнетатель фиксированной геометрии в разрезе

Таковым является нагнетатель, конструкция которого включает в себя миниатюрную турбину, а принцип работы основан на использовании энергии потока выхлопных газов самого мотора, на который осуществляется наддув. Выхлопные газы, воздействуя на турбину, располагающуюся в выпускной системе сразу за выпускным коллектором, раскручивают её, а она передаёт энергию вращения на компрессор. Принципиальная конструкция каждого из двух исполнительных узлов турбонагнетателя в общем и целом идентична для любой разработки, доведённой до стадии работающего агрегата, и предполагает одну одноконтурную турбину и один центробежный компрессор. При этом фактическая конструкция турбины, компрессора, вала и корпуса может быть весьма различной: так, помимо канонических простых совмещённых турбонагнетателей фиксированой геометрии на подшипниках скольжения, возможно применение турбин изменяемой геометрии, применение двойных спиральных каналов подвода газов к турбине (так называемый Twin-Scroll), применение двойных каналов выхода воздуха с компрессора, разнесение турбины и компрессора на существенное расстояние друг от друга, применение керамических роторов, установка вала на подшипниках качения. Важными (хотя и не особо декларируемыми) критериями мощности и эффективности турбонагнетателя являются наружные диаметры его турбинного и насосного колёс (что можно примерно оценить визуально по размеру корпуса), частота вращения ротора и величина турболага, присущего всем без исключения турбинам.

Турбонагнетатель всегда работает в режиме высоких температур выхлопных газов, а подшипники вала турбонагнетателя являются самой термонапряжённой деталью мотора, которая контактирует с моторным маслом, что накладывает особые требования как к технологии производства деталей, составляющих турбонагнетатель, так и к качеству масла и его ресурсу. И то и другое долгое время было одним из сдерживающих технологических факторов для какого-либо массового внедрения турбонагнетателей на бензиновых моторах .

Любой бензиновый мотор с турбонагнетателем изначально проектируется под наддув. Применение турбонагнетателя на бензиновом моторе, изначально спроектированном как , без переделок в принципе возможно, но приведёт к быстрому (если не моментальному) разрушению такого мотора при работе. Необходимость постоянного контроля детонации требует наличия некоей управляющей электроники, что обычно подразумевает систему питания мотора на основе электронного (или как минимум электронно-механического) впрыска. Массовые карбюраторные моторы с турбонагнетателями были крайне редки ввиду чрезмерной механической сложности своих систем питания. Широкое применение турбонагнетатели получили на дизельных моторах коммерческого транспорта — на моторах грузовиков, тракторов, локомотивов, судов. Здесь разрешающими факторами стали повышенная детонационная стойкость дизельных моторов и их более высокий КПД, предполагающий меньший уровень теплового излучения, относительная нетребовательность к эффективности работы мотора коммерческого транспорта в переходных режимах, достаточное пространство моторного отсека.

Особенностью работы турбонагнетателя в сравнении с другими агрегатами наддува является то, что в случае его применения эффект от наддува всегда превышает энергетические затраты на наддув. То есть, для любого мотора, оснащённого турбонагнетателем, всегда возможно получить такой режим наддува, который форсирует мотор настолько, что разрушит его. Мощность любого мотора с турбонагнетателем в 100 % случаев ограничивается прочностью самого мотора, его моторесурсом, а не эффективностью турбонагнетателя. Необходимость ограничения эффекта наддува есть причина того, что турбонагнетатель никогда не применяется на моторах сам по себе, а только комплексно в составе системы турбонаддува, в которой он является основным её элементом, но не единственным.

Объёмный приводной нагнетатель Roots Объёмный приводной нагнететель PowerPlus на основе шиберного пластинчатого насоса

Таковым является нагнетатель, конструкция которого состоит из компрессора и некоего механического привода, посредством которого, в свою очередь, и обеспечивается работа нагнетателя за счёт использования мощности, получаемой с мотора, на который осуществляется наддув. Единого общего вида у приводного нагнетателя нет. Исходя из принципов работы своего компрессора, приводные нагнетатели могут быть объёмные, то есть осуществляющие наддув импульсно порциями некоего фиксированного объёма, и динамические, то есть осуществляющие наддув непрерывным потоком. В группу объёмных нагнетателей попадают такие конструкции как: кулачковые (американские Roots, Eaton), винтовые (американский Lisholm, немецкий Mercedes 2000-х годов), спиральные (немецкий G-Lader, применявшийся на Volkswagen 1990-х), шиберные (британский нагнетатель PowerPlus для довоенных MG и Rolls-Royce Merlin). Динамические приводные нагнетатели известны только центробежного типа, известных собственных названий они обычно не имеют, а их конструкция более-менее универсальна и в общем и целом схожа с конструкцией некоего канонического центробежного компрессора. В обоих случаях, независимо от типа компрессора, конструкция его механического привода не имеет принципиального значения для работы нагнетателя в целом, с теми лишь особенностями, что привод компрессора имеет повышающее передаточное отношение (порядка 0,15-0,08), а иные конструкции привода позволяют включать/отключать нагнетатель (в том числе по аналоговому принципу) по команде водителя или блока управления. Сами приводы возможны промежуточными валами, шестернями, зубчатыми ремнями, цепями, набором трапецеидальных ремней, а также прямые приводы с торцов коленчатого или распределительного валов. В случаях отключаемого привода используются муфты различной конструкции.

Особенностью работы приводного нагнетателя в сравнении с другими агрегатами наддува является то, что на его привод мотор вынужден расходовать существенную часть своей так называемой индикаторной мощности. Это приводит к тому, что все моторы с приводными нагнетателями имеют высокий удельный расход топлива, который может в разы превышать удельный расход топлива безнаддувного мотора сравнимой нетто-мощности. На высоких оборотах мотора затраты мощности на привод нагнетателя растут нелинейно относительно роста отдачи от его применения, что ещё более увеличивает значения удельного расхода топлива, а сама разница между индикаторной мощностью и нетто-мощностью на максимальных режимах может достигать значения в 50% от нетто.

Ввиду относительно низкого уровня термонапряжённости при работе, приводные нагнетатели относительно нетребовательны к технологии металлов и качеству смазки, и работоспособный надёжный агрегат наддува на основе приводного нагнетателя был доступен к производству практически одновременно с появлением массовых автомобилей. Однако ввиду требований к точности производства деталей приводные нагнетатели были в любом случае дороги, и их применение в первой половине XX-го века ограничивалось эксклюзивными, псевдоспортивными или гоночными автомобилями. Второй областью применения приводных нагнетателей были поршневые авиамоторы, в которых наддув был призван компенсировать понижение атмосферного давления на высоте и связанное с этим разрежение воздуха. После 2МВ авиация перешла на турбореактивные двигатели, а конструкторы автомобильных моторов пошли по пути безнаддувной форсировки, в результате чего приводные нагнетатели оказались почти забыты, и их уделом остался лишь американский тюнинг или некоторые американские и редкие европейские модели дорожных машин. В начале 2000-х приводные нагнетатели стали появляться на относительно недешёвых дорожных машинах в составе комбинированных агрегатов наддува в паре с турбонагнетателем. Подобные системы наддува применяются до сегодняшнего момента, хотя в последние годы существует тенденция вытеснения комбинированного наддува эффективным всережимным турбонаддувом на основе турбин типа Twin-Scroll или турбин изменяемой геометрии, а также комбинированным наддувом из турбонагнетателя и электронагнетателя.

Специфика применения на автомобильных моторах[править | править код]

Объёмный нагнетатель Roots в работе

На бензиновых моторах серийных легковых автомобилей в случаях разработки мотора под наддув на основе приводного нагнетателя таковой нагнетатель всегда будет только объёмного типа. Обоснованием этого является то важное качество любых объёмных компрессоров, что их производительность всегда имеет линейную зависимость от частоты вращения ротора. Именно поэтому моторы с объёмными нагнетателями удобны для водителя: они работают в переходных режимах не хуже безнаддувных (у них отсутствует какая-либо задержка в раскрутке мотора при нажатии на педаль газа) и увеличивают крутящий момент во всём диапазоне оборотов, что на моторе с объёмным нагнетателем особенно ощутимо на «низах». Также у объёмных нагнетателей есть то конструктивное преимущество, что их применение не требует каких-либо дополнительных управляющих элементов и системах (клапанах сброса давления, электронных блоков управления, дополнительных датчиков), что в периоды отсутствия электронных систем впрыска позволяло легко устанавливать объёмные приводные нагнетатели на карбюраторные моторы или моторы с механическим впрыском. В современных системах комбинированного наддува в случае применения объёмных приводных нагнетателей, таковые отвечают за наддув на низких оборотах мотора и выводятся из работы управляющими системами по достижению достаточного давления наддува параллельно работающего турбонагнетателя.

Центробежный приводной нагнетатель ATI ProCharger

Центробежные нагнетатели также могут применяться на бензиновых моторах легковых автомобилей. Но ввиду того, что в любых центробежных компрессорах зависимость объёма перекачиваемого вохдуха от числа оборотов не является линейной, приводные нагнетатели на их основе делаются либо кратковременно подключаемыми (наподобие машин американского тюнинга), либо устанавливаются на моторы, для которых эффективность работы в переходных режимах и эффективность работы на «низах» не сильно важна (например, машины для гонок на дистанцию в четверть мили). При этом установка подключаемого приводного центробежного нагнетателя на изначально безнаддувный мотор может и не требовать доработок под наддув, если время работы мотора в режиме наддува ограничено. А установка постоянно работающего приводного центробежного нагнетателя помимо доработок под наддув может потребовать наличия клапанов сброса давления (что не нужно в случае объёмных нагнетателей). В любом случае обычные серийные дорожные автомобили приводными центробежными нагнетателями не оснащаются.

И объёмные и центробежные приводные нагнетатели могут применяться не только на бензиновых моторах легковых автомобилей, но и на бензиновых и дизельных моторах тяжёлой техники. Выбор приводного нагнетателя, а не более подходящего турбонагнетателя, здесь, вероятно, объясняется спецификой эксплуатации. Примером первого случая является американский танковый бензиновый мотор Teledyne Continental AVSI-1790; примером второго — советский/российский танковый дизельный мотор В-46.

В современном массовом автомобильном моторостроении использование приводных нагнетателей сходит на нет. Главной причиной этого являются механические потери на привод, выражающиеся в повышенном расходе топлива и повышенных выбросах углекислого газа. Адекватной заменой объёмных приводных нагнетателей сегодня являются турбонагнетатели с турбинами типа Twin-Scroll и с турбинами изменяемой геометрии, а также применение нагнетателей с электроприводом в системах комбинированного наддува, что во всех случаях так или иначе помогает решать проблему турболага в переходных режимах и проблему низкой эффективности обычного турбонаддува на низких оборотах мотора.

Специфика применения на двухтактных моторах[править | править код]

Центробежная воздуходувка (2) на двухтактном моторе со встречным движением поршней Объёмная воздуходувка на двухтактном моторе с клапанно-щелевой продувкой

На отдельных типах бензиновых и дизельных двухтактных моторов (с клапанной-щелевой продувкой, со встречным движением поршней), работа которых предполагает относительно невысокие обороты, в качестве неотъемлемого элемента всей конструкции для целей продувки цилиндров на стыке двух рабочих тактов применяются приводные нагнетатели низкого давления. В советском инженерно-техническом лексиконе подобные приводные нагнетатели назывались терминами «воздуходувка» или «продувочный насос». Обеспечиваемое ими давление наддува обычно порядка 0,1-0,2 Бара. На высокооборотных моторах с щелевой продувкой (например, мотоциклетных) подобные воздуходувки/насосы не применяются, и там продувка цилиндров обеспечивается иными способами.

Известны разработки воздуходувок/насосов как на основе объёмных компрессоров, так и на основе центробежных. Пример первого варианта — советские автомобильные дизельные моторы ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206. Пример второго варианта — советский/украинский танковый многотопливный мотор 5ТДФ. При этом свойство центробежных компрессоров увеличивать давление наддува с ростом оборотов может использоваться и для целей форсировки мотора в режиме высоких оборотов. Наличие воздуходувки/насоса не отменяет возможности дополнения подобного двухтактного мотора турбонагнетателем, задачей которого является форсировка мотора в чистом виде. Примером таких моторов с турбонаддувом и без будут конструктивно идентичные локомотивные дизели 10Д100 и 2Д100 тепловозов ТЭ10 и ТЭ3.

Схема комбинированного наддува, состоящего из турбины, мотор-генератора, компрессора и аккумуляторной батареи. Работа наддува в режиме турбонагнетателя постоянна, в режиме турбонагнетателя и электронагнетателя — повторно-кратковременна.

Принцип работы электронагнетателя (нагнетателя с электрическим приводом) основан на использовании для привода компрессора электроэнергии из бортовой электрической сети автомобиля. Принципиальная конструкция в общем и целом едина — высокооборотный электромотор и связанный с ним общим валом центробежный компрессор.

Подобные нагнетатели получают распространение на бензиновых моторах легковых автомобилей в последние годы, ввиду широкого внедрения бортовых электросетей с относительно высоким напряжением (~50V) и включением в состав силового агрегата мощных генераторов, аккумуляторов большой ёмкости и конденсаторов. При этом электронагнетатели являются лишь частью общего агрегата наддува и комбинируются с турбонагнетателем (одним или двумя) для совместной работы в рамках функции наддува. Включение электронагнетателя здесь обычно ограничивается переходными режимами работы самого мотора, и в первую очередь такими, на которых эффективность турбонагнетателя низка, например, раскруткой мотора с оборотов холостого хода. В качестве постоянного источника наддува электронагнетатели не применяются, ввиду существенных потерь на перевод механической энергии ДВС в электрическую для питания электромотора и опять в механическую для работы компрессора.

ru.wikipedia.org

Наддув — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Термин «Наддув» имеет и другие значения.

Наддув — принудительное повышение давления воздуха выше текущего уровня атмосферного в системе впуска двигателя внутреннего сгорания, приводящее к увеличению плотности и массы воздуха в камере сгорания перед тактом рабочего хода, что, согласно правилу стехиометрической горючей смеси для конкретного типа мотора, позволяет сжечь больше топлива, а значит увеличить крутящий момент (и мощность, соответственно) при сравнимой частоте вращения. В широком смысле, повышение удельной/литровой мощности при текущем уровне атмосферного давления и есть основная цель наддува. Буквальным следствием этой технической особенности стало одно из ранних применений наддува для компенсации высотного падения мощности в авиационных маршевых ДВС.

Также, наддув есть любого рода создание повышенного давления в принципе. Существуют понятия наддува кабин высотных и космических летательных аппаратов для создания подходящих для людей условий, наддува баков гидросистем для предотвращения вспенивания рабочей жидкости и т. д.

Возможен агрегатный наддув и безагрегатный наддув.

Агрегатный наддув

Лопастная турбина и лопастной центробежный компрессор в составе турбонагнетателя Роторный компрессор Roots, применявшийся на приводных нагнетателях Принципиальная схема работы нагнетателя с электрическим приводом

Под агрегатным подразумевается наддув, создание которого обеспечивается неким агрегатом. Фактически, таковых агрегатов в технике всего три — турбонагнетатель, приводной нагнетатель, нагнетатель с электрическим приводом. Первый работает от энергии выхлопных газов и состоит из газовой турбины и компрессора. Второй работает от непосредственного привода с коленвала двигателя и состоит из механической передачи и компрессора. Третий работает от электропривода и состоит из высокооборотного электромотора и компрессора. Вообще, компрессор входит в состав любого агрегата наддува, вследствие чего, такие термины как турбокомпрессор, приводной компрессор и компрессор с электрическим приводом являются синонимами вышеупомянутым трём и правомерны к использованию. Конструкция компрессора может быть универсальна для любого агрегата, хотя обычно в турбонагнетателе и нагнетателе с электрическим приводом используются лопастные центробежные компрессоры, а в приводном нагнетателе — роторные компрессоры. Сам термин «агрегатный наддув» практически никогда не используется, и таковым в речевом обиходе применительно к считается просто любой наддув, если иное не оговорено особо.

Особенность и преимущества агрегатного наддува (турбонаддува, в первую очередь) в том, что таковой позволяет получать сверхвысокие давления на впуске в ДВС — вплоть до 5 Бар — что даёт в итоге примерно кратное давлению наддува повышение удельной мощности на отдельных режимах работы. Всережимного увеличения мощности посредством одного типа агрегата наддува достичь сложно в силу разных причин (либо для этого требуется сильное механическое усложнение конструкции нагнетателя) поэтому часто на ДВС применяются комбинированные системы, состоящие, например, из турбонагнетателя и приводного нагнетателя, или турбонагнетателя и нагнетателя с электрическим приводом.

Также в авиации для компенсации высотного падения мощности маршевых поршневых двигателей на многомоторных самолётах были исторические попытки применения группового агрегатного наддува, обеспечивающего дополнительное снабжение маршевых двигателей воздухом на больших высотах. Основой этой системы был отдельный мотор-компрессор, состоявший из одного двигателя, аналогичного маршевому, и объёмного компрессора, дополненный системой воздуховодов к каждому маршевому двигателю. Пример — тяжёлый бомбардировщик Пе-8.

Агрегатный наддув применяется как на четырёхтактных ДВС, так и на двухтактных ДВС, поршневых и роторно-поршневых, работающих практически по любому термодинамическому циклу (циклу Отто, циклу Дизеля, прочих). Однако к газотурбинным двигателям термин «агрегатного наддува» в русскоязычном инженерно-техническом лексиконе обычно не применяется, несмотря на обязательное наличие компрессора в составе таких двигателей. Важным следствием применения агрегатного наддува является снижение удельного расхода топлива (в граммах на л. с. за час).

Безагрегатный наддув

К безагрегатному наддуву относят:

• динамический (ранее называемый инерционным, резонансным, акустическим), при котором эффект достигается за счёт колебательных явлений во впускном и/или выпускном трубопроводах;
• скоростной, применяемый на поршневых авиационных двигателях на высотах больше расчётной и при скоростях более 500 км/ч;
• рефрижерационный, достигаемый испарением в поступающем воздухе топлива или какой-либо другой горючей жидкости с низкой температурой кипения и большой теплотой парообразования.

Всё большее распространение на транспортных двигателях внутреннего сгорания получает динамический наддув, который при несущественных изменениях в конструкции трубопроводов приводит к повышению коэффициента наполнения до hv=0,92−0,96{\displaystyle hv=0,92-0,96} в широком диапазоне изменения частоты вращения двигателя. Увеличение hv{\displaystyle hv} при наддуве позволяет форсировать дизель по энергетическим показателям в случае одновременного увеличения цикловой подачи топлива или улучшить экономические показатели при сохранении мощностных (при той же цикловой подаче топлива). Динамический наддув повышает долговечность деталей цилиндро-поршневой группы благодаря более низким тепловым режимам при работе на бедных смесях.

См. также

Ссылки

wikipedia.green

Избыточное давление. Всё про наддув

Наддув — самый доступный и простой способ увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания. Теория проста: чтобы выросла отдача, нужно сжечь как можно больше топлива. Но для его горения необходим ещё и воздух. И если «налить» в цилиндры сколько угодно топлива проще простого (качай себе и качай мощным насосом), то с воздухом дело обстоит сложнее — для него тоже нужен своеобразный насос. И роль такого агрегата в двигателях играют нагнетатели. Вне зависимости от его типа, оснащённый наддувом двигатель обладает большей мощностью и крутящим моментом, чем аналогичный атмосферник. Почему это возможно, какие существуют конструкции и какие побочные эффекты имеет наддув? Рассказываем в нашей справке по современным системам.

Впервые техническая идея загнать в автомобильный двигатель больше воздуха с помощью энергии вращения коленвала пришла в голову Готтлибу Даймлеру в 1885 году, а в 1905 году швейцарец Альфред Бюхи получил патент на аналогичную систему, работающую уже от энергии выхлопных газов. Но до реализации этих решений в автомобилях прошло некоторое время — первый серийный легковой автомобиль «наддули» с помощью приводного нагнетателя в 1921 году — им стал Mercedes-Benz. Турбонагнетатели же стали получать распространение в авиационных двигателях 1920-х годов, так как там было особенно важно справляться с потерей мощности по мере набора высоты, где плотность воздуха становится меньше. Вскоре газовые нагнетатели нашли своё применение и в грузоперевозках — прибавка в крутящем моменте оказалась для дизелей судов и локомотивов очень кстати. Первой легковушкой с турбонагнетателем под капотом стало купе-хардтоп Oldsmobile Jetfire с 215-сильным V8.

Вскоре турбина появилась и на Chevrolet Corvair Corsa (расположенный сзади 6-цилиндровый оппозитник воздушного охлаждения с наддувом был лишь одним из необычных технических решений этой экзотической машины), а после подоспели и европейцы в лице Porsche (911 Turbo в 1975 году) и Saab (99 Turbo 1978 года). А вот с наддувным дизельным седаном всех опередил производитель из Старого Света — в 1978 году появилась версия 300SD лимузина Mercedes-Benz W116. Вскоре дизельные автомобили приобрели в Европе огромную популярность, а турбонаддув стал неотъемлемой частью конструкции легкового дизеля. Существуют и грузовые дизели с приводными нагнетателями, но по ряду технологических причин эта схема не получила широкого распространения в автомобилестроении.

auto.mail.ru

Газ для полуавтоматической сварки: виды и особенности

Зачастую сварочный полуавтомат используют в связке с проволокой без защитной среды, которая свойственна электродам. При этом возникает опасность негативного влияния кислорода на сварочную ванну. Попадая из атмосферы кислород ухудшает качество сварного шва, а само соединение ненадежно и легко подвержено механическому воздействию.

Этих трудностей можно избежать путем изоляции сварочной ванны с помощью газа. Конечно, вы можете применить метод обмазки электрода и использовать его, но связка проволока+газ гораздо эффективнее. В этой статье мы подробно расскажем, какой газ применять при сварке полуавтоматом, где он применяется и какие достоинства есть у такого метода сварки.

Содержание статьи

Область применения защитного газа для сварки полуавтоматом

Область применения защитного газа широка: без него невозможно представить процесс сварки полуавтоматическим сварочным аппаратом (кроме тех случаев, когда используется самозащитная проволока), газ широко используется в авторемонтных мастерских, а также в цехах для сборки сложных конструкций из цветного металла. Кроме того, на большинстве металлургических предприятий и заводов используется полуавтоматическое сварочное оборудование, а где полуавтомат, там и газ.

Какой газ нужен для сварки полуавтоматом

Выбирая, какой газ использовать для полуавтоматической сварки, нужно заранее знать виды и свойства каждого из газов, используемых в работе сварщика. Зачастую используются следующие газы:

• Аргон. Используется чаще всего. Незаменим при применении аргонодуговой сварки (она же TIg-сварка). Аргон относится к инертным газам, поэтому его можно использовать для работы с химически активными и тугоплавкими металлами.
• Гелий. Еще один инертный газ, часто применяемый при сварке полуавтоматом. Позволяет получить широкие качественные швы.
• Углекислота. Углекислый газ активен, применяется для полуавтоматической сварки на короткой дуге. Его можно использовать как в чистом виде, так и смешивать с инертными газами.
• Смеси из этих газов в различной пропорции

Критерии выбора

На какие критерии опираться при выборе газа для сварки? Прежде всего, обратите внимание на показатель температуры, который может обеспечить каждый вид газа. От этого показателя во многом и зависит выбор того или иного вещества. Также учитывайте количество тепла, выделяемое благодаря горению газа. В интернете можно легко найти таблицы с характеристиками каждого из видов газов.

Обратите внимание! Если вы выбираете вещество и знаете, что будете хранить его долго, то отдайте предпочтение готовым газам. Не добывайте газы с помощью генератора. Эта особенность неактуальна, если вы планируете недолго хранить выбранный газ.

Технология сварки

Технология сварки с помощью газа будет одинаковой и в случае с использованием сварочной смеси, и в случае с использованием углекислоты. Ниже вы можете видеть таблицу с рекомендуемыми режимами сварки в углекислоте.

При газовой сварке крайне важно соблюдать технику безопасности. Перед работой обязательно проверьте все компоненты, их работоспособность и исправность. Особенно это касается клапана подачи газа для сварочного полуавтомата. Во время проведения сварочных работ газ должен полностью заполнять сварочную ванну, только в этом случае его применение даст нужный результат.

Особенности выполнения сварки под газом

Перед тем, как приступить к работе, учтите следующие важные особенности. Достичь наилучшего качества сварных швов можно лишь в том случае, если на сварочном аппарате правильно установлена мощность, проволока, защитный газ для сварки полуавтоматом и их подача подобраны в соответствии с той задачей, которую необходимо выполнить. Здесь не получится найти универсальный метод.

Учтите, что свариваемые поверхности будут довольно медленно нагреваться и охлаждаться. Поэтому нужно регулировать температуру пламени, если вы свариваете стальные или титановые детали. Температура регулируется в соответствии с положением пламени и изменяется вместе с углом наклона.

Для кузовных сварочных работ или сваривания трубопровода на улице лучше использовать баллоны с меньшим давлением, это упрощает сварку. В свою очередь, баллоны с высоким давлением максимально эффективны, если вы не перемещаетесь во время проведения сварочных работ.

При сварке с газом рекомендуется использовать проволоку с кремнием и марганцем в составе. В сварочных стандартах строго указаны марки проволок, используемых при сварке полуавтоматом. Расход проволоки нужно контролировать прямо во время работы и подавать одновременно вместе с газом. Это обеспечивает минимальное влияние кислорода на качество готового шва.

Преимущества сварки с помощью газа

Любой выбранный вами газ, используемый при сварке полуавтоматом, даст следующие дополнительные преимущества:

• Качество сварного шва станет заметно лучше, а его механическая надежность, пластичность и плотность увеличится в разы.
• Производительность труда сварщика увеличивается, а значит и эффективность сварочных работ становится выше.
• Любой металл начинает плавиться гораздо быстрее, экономя время и ресурсы, при этом практически не разбрызгивается в ходе работы.
• Сварщик получает стабильную дугу, благодаря чему работать легче.
• Практически нет задымления.

Вместо заключения

Сейчас полуавтоматическое сварочное оборудование используется практически повсеместно, начиная от частных умельцев и заканчивая крупными предприятиями. Мы уже выяснили, что газ идеален именно для полуавтоматической сварки, он улучшает характеристики готового шва и обеспечивает надежность сварного соединения. Но для положительного результата важно выбрать газ, подходящий именно для ваших сварочных работ. Также каждый сварщик должен знать нюансы хранения и применения газов, чтобы избежать несчастных случаев.

Использование сварочного полуавтомата в связке с газом обеспечивает высокое качество работы. Конечно, себестоимость сварочных работ с использованием газа может показаться завышенной, но учитывайте, что газ расширяет ваши возможности и позволяет сваривать практически любые металлы. Зачастую именно профессионалы используют в своей работе газ, потому что сварка с помощью полуавтомата требует высокой квалификации, но ничто не мешает новичку попробовать этот метод сварки. Желаем удачи!

[Всего голосов: 13    Средний: 3.2/5]

svarkaed.ru

Какой газ необходим для сварки полуавтоматом черного металла?

Качество сварочного соединения зависит не только от профессиональных качеств работника, но и условий выполнения работ. Идеальный шов требует взаимодействия присадочного материала и электрода без дополнительных элементов окружающей среды. При сварке в автоматическом режиме данную функцию выполняет флюсовое покрытие электрода. Роль человека сводится к выбору направления движения дуги и регулировке силы тока.

Работа в полуавтоматическом режиме дает больше свободы. Сварочная проволока не имеет защитного покрытия, потому работа ведется в среде защитных газов, с ручной регулировкой скорости подачи присадочного материала. Таким образом, полуавтоматический режим более требователен к квалификации сварщика, который, обладая необходимыми навыками, добьется лучшего качества спайки, по сравнению с автоматическим режимом. Вот чем отличаются сварка автомат и полуавтомат.

Влияние на процесс

Газы для сварочного полуавтомата призваны защитить зону спайки от внешнего воздействия. Кроме того, применение газа положительно влияет на чистоту шва, уменьшая шлаковую составляющую и снижая вероятность появления трещин, за счет увеличения скорости и глубины проплавления.

Область применения

Применение всех видов сварочных проволок, за исключением самозащитной, подразумевает использование защитного газа. Полуавтомат – оборудование опытных специалистов. С его помощью выполняется тонкая работа соединения цветных и черных металлов, кузовной ремонт транспортных средств и промышленное соединение тонкостенных элементов. Какой нужен газ для сварки полуавтоматом, будет рассмотрено ниже.

Какой газ нужен

Чтобы выбрать, каким газом пользоваться при сварке полуавтоматом, необходимо иметь представление о физических и химических свойствах газа. Выделяют три основные категории:

• инертные;
• активные;
• смеси газов.

Рассмотрим их подробнее.

Выбор газа также зависит от характеристик сварочного аппарата и типа поверхности. Например, чистый азот идеально подходит для соединения медных деталей.

Ацетилен

Данное органическое соединение получило наибольшее распространение. Газ легче воздуха, бесцветный, имеет специфический запах, отличается высокой температурой горения, из-за чего используется при газовой резке металлических изделий.

Для промышленного производства ацетилена применяют специальные генераторы, в которых карбид кальция взаимодействует с водой.

Единственный недостаток – сложность в хранении, поскольку карбид углерода легко впитывает влагу из атмосферы, что создает дополнительные неудобства.

Водород

Широко применяется для соединения алюминиевых изделий и плазменной резки нержавейки. Газ не имеет цвета и запаха. Взрывоопасен. При соединении с воздухом или водой образует гремучую смесь. Его получают путем синтеза воды, при разделении кислорода и водорода в специальных генераторах. Согласно нормативно-правовым актам по технике безопасности, водород запрещено хранить в баллонах под давлением, которое превышает 15 МПа.

Коксовый

Побочный продукт коксохимической промышленности, который образуется при производстве кокса. Газ бесцветный с резким запахом. К его хранению не предъявляют таких жестких требований, как к водороду, несмотря на то, что газ относится к категории взрывоопасных. Транспортировку газа выполняют с помощью трубопроводных магистралей. Не получил широкого распространения, ввиду специфики производства. Применяется только в промышленных районах.

Природные

Представители органической группой углеводородных соединений – метан, пропан и бутан. Отвечают всем требованиям, предъявляемым к сварочным газам. К преимуществам относятся распространенность данного вида, а также относительно невысокая стоимость. Требования к условиям хранения не отличаются строгостью – допустимо хранение баллонов на улице, при сооружении специальной клетки с навесом. Искусственный синтез невозможен. Добывается только из природных месторождений.

Пиролизный

Данный вид выгодно отличается от своих собратьев – его не нужно генерировать, поскольку пиролизный газ выделяется при распаде нефтепродуктов. Перед использованием его подвергают предварительной очистки, ввиду излишней химической активности, которая может привести к коррозии горелки. Подходит как для сварочных работ, так и для резки металлоконструкций.

Чистые

К данной группе относятся следующие газы:

1. Аргон. В чистом виде используется только при аргонодуговой сварке. Входит в состав разнообразных смесей, в качестве одного из компонентов. Химическая инертность делает аргон оптимальным выбором при работе с тугоплавкими материалами. Отличается низкой теплопроводностью и потенциалом ионизации.
2. Гелий. Еще один представитель химически инертной группы. По сравнению с аргоном, обладает большей теплопроводностью и потенциалом ионизации.

Данные свойства гелия обеспечивают соединение большим тепловложением, чем аргон, увеличивая ширину сварочного профиля.

3. Углекислый газ. Самый дешевый газ, из всех перечисленных. Данное обстоятельство обеспечивает широкую популярность при проведении работ в условиях ограниченности бюджета. К положительным качеством относят глубокие проникающие способности, особенно полезные при соединении толстолистовой стали. Основной недостаток – слабая стабилизация дуги, и как следствие, достаточно большое количество брызг.

Отличительная особенность данного газа в том, что его разрешено применять без добавления инертных газов.

Газы, используемые как компоненты смеси

Наиболее известным добавочным компонентом является кислород. Высокая химическая активность влияет на процентное содержание в смеси – его массовая доля редко превышает 7-10 %. Смесь аргона и кислорода обладает специфическим характером проплавления.

Сварочный шов, выполненный с применением данной смеси известен как «шляпка гвоздя», названный за счет внешнего сходства. Известны трехкомпонентные смеси, в состав которых входит кислород, аргон и углекислота, с различными пропорциями, в зависимости от характера работ.

Азот не получил широкого распространения, в качестве защитного газа. В основном его применяют для соединения меди и нержавейки, поскольку он не вступает в реакцию с данными металлами.

Газовые сварочные смеси и рекомендуемая область их применения.

Критерии выбора

Новичку порой сложно выбрать, какой баллон нужен для полуавтомата, не говоря о газовой смеси. Опытные специалисты  рекомендуют обращать внимание на предельный показатель температуры и количество тепла, которое выделяется при горении газа. Сравнительные характеристики сварочных газов находятся в свободном доступе.

Важно! В случае приобретения газа с целью длительного хранения, рекомендуем выбрать готовые смеси промышленного производства. Не занимайтесь синтезом газа самостоятельно – это небезопасно!

Особенности выполнения

Сварка в среде защитного газа имеет следующие особенности, которые требуют внимания:

1. Параметры работ. Подбираются индивидуально для каждой конкретной ситуации. Получить качественное соединение возможно только при условии грамотного сочетания следующих параметров: мощность, тип проволоки, скорость подачи, расход газа.
2. Температурный режим. Рабочая плоскость металла нагревается и охлаждается длительный промежуток времени. При соединении некоторых типов поверхности, например, стальных или медных, возможно регулировать температурный режим, путем изменения угла наклона дуги.
3. Выбор газа. Существует два способа выполнения работ. В первом случае необходимо использовать углекислоту без добавления каких-либо примесей. Второй вариант – применения различных смесей на базе аргона или других инертных элементов.
4. Характер работ. Основное предназначение баллонов – стационарная работа в условиях мастерской. Использование резервуаров с высоким давлением на открытой местности сопряжено с определенными неудобствами.

Схема подключения баллона с углекислотой к газовой магистрали.

Технология работы с применением углекислого газа не имеет принципиальных отличий от деятельности, с использованием прочих газовых смесей. Самое главное – соблюдать технологические требования.

Преимущества

Не зависимо от типа газовой смеси, ее применение имеет ряд преимуществ:

1. Качество соединения. Физические свойства шва гораздо выше, по сравнению с использованием автоматического режима. Малое количество брызг в процессе соединения.
2. Производительность труда. Эффективность работы повышается благодаря сокращению времени нагрева металла, что в конечном итоге сокращает трудозатраты.
3. Стабильная дуга. Существенно облегчает работу. Дополнительным преимуществом является практически полное отсутствие дыма.

Для автомобильного ремонта

Появление бытовых полуавтоматов позволило производить кузовной ремонт автомобиля практически в любом гараже с подключением к сети. Сварка в среде углекислого газа обладает следующими преимуществами:

• Технологическая простота – основы работы с полуавтоматом доступны пониманию широкому кругу лиц;
• Низкая цена углекислоту оказывает положительное воздействие на себестоимость работ;
• Низкая зона температурного воздействия сваривать изделия практически любой толщины;
• Благодаря ограниченному температурному воздействию краска вокруг шва практически не выгорает, что позволяет экономить время и средства на финишной обработке;
• Соединяемые элементы не требуют подгонки.

Заключение

Данная технология представляет огромный интерес для широкого круга потребителей, вне зависимости от того, какой газ для полуавтоматической сварки будет выбран. Домашние мастера отдадут предпочтение углекислому газу – благодаря отличному показателю соотношения цена-качество. На промышленных предприятиях во главе угла стоит повышение качества и надежности соединения, не считаясь с затратами. Помните, что сварка в среде защитного газа – это работа повышенной опасности. Не забывайте о необходимости применения средств индивидуальной защиты.

Отзыв: «Со сваркой углекислотой я познакомился еще в 2002 году. До этого опыт работы со сварочным оборудованием был ограничен использованием простенького трансформатора для работы во дворе. Необходимость в полуавтомате возникла после небольшой аварии – просто не было средств и желания обращаться на СТО. После нескольких неудачных попыток получилось добиться приемлемого результата, правда, с помощью советов опытного специалиста. После этого прошел курс обучения и занимаюсь кузовным ремонтом в свободное от работы время. Подводя итог скажу, что при наличии базовых навыков сварки можно без особых проблем научиться работе с полуавтоматом. В качестве защитного газа беру исключительно углекислоту, о чем ни разу не пожалел – для гаражного пользования она идеальна».

svarka.guru

Газ для сварки полуавтоматом: критерии выбора, преимущества

При работе на полуавтоматических сварочных аппаратах применяют присадочную проволоку, в которой отсутствуют защитные вещества. Шов в результате подвергается окислению от атмосферного кислорода. Такое явление в дальнейшем приведет к появлению микротрещин, а также разрушению соединения. Чтобы предотвратить негативное действие посторонних веществ применяют газ для сварки полуавтоматом. Защитная среда позволяет соединять при помощи сварки любые виды металлов.

Полуавтоматический аппарат с газовым баллоном

Виды сварочных газов

Для обеспечения защитной среды при соединении металлов и их сплавов с помощью сварки добавляются различные вещества.

Ацетилен

С его помощью выполняют сварочные работы полуавтоматом. В отличие от аналогов имеет высокую температуру горения. Получают при взаимодействии карбида кальция и обыкновенной воды. Карбид способен реагировать на влагу из атмосферы, поэтому при хранении необходимо соблюдать меры безопасности. Ацетилен легче воздуха, обладает резким запахом. Применяется ля нарезки металлических заготовок.

Водород

Является бесцветным газом, не имеет запаха. При использовании соблюдают безопасность, в результате смешивания с воздухом получается взрывоопасная смесь. Хранится в баллонах под давлением не выше 15 Мпа. Получают при помощи разделения воды на составляющие кислород и водород в специальных генераторах.

Коксовый газ

От аналогов отличается резким запахом сероводорода, не имеет цвета. Получают в результате добычи кокса, относится к побочным продуктам. Считается безопасным веществом, может перемещаться по трубам с высоким давлением.

Природный газ метан, бутан и пропан

Недорогая и распространенная субстанция для выполнения сварки. Хранят в баллонах с высоким давлением. Добывают из газовых месторождений.

Баллоны с пропаном

 

Газ пиролизный

Получают при разложении на составляющие продуктов, содержащих нефть. В процессе отмечается коррозия на конце горелки, из-за чего подвергается нескольким стадиям очистки. Может использоваться для сварки и резки металлических деталей.

Какой газ нужен для сварки полуавтоматом

При выборе газа для полуавтоматической сварки необходимо ознакомиться со свойствами каждого вида. Для полуавтомата применяются следующие субстанции:

• Аргон. Используют при соединении активных металлов и их сплавов, так как он является инертным. Обеспечивает защиту шва от появления микротрещин и дефектов.
• Гелий. С его помощью получают соединения большого размера. Является инертным, защищает соединение от окисления.
• Углекислотная смесь. Применяется для сварки полуавтоматом с короткой дугой.

Критерии выбора

Применение газа для полуавтомата зависит от факторов:

• значение критических температур которая может быть обеспечена при горении смеси защитного вещества;
• количество тепла, образуемое в месте соединения при сварке металлических заготовок;
• способность обеспечивать защиту сварочного шва при соединении определенных металлов и их сплавов.

Рекомендуют применять готовые смеси без получения их при помощи генераторов.

Преимущества

Любые виды защитных веществ сохраняют ряд преимуществ:

• варить полуавтоматом без применения дорогого оборудования;
• соединения производят в труднодоступных местах там, где нельзя применить электродуговую сварку;
• в процессе можно регулировать номинальную мощность пламени из горелки, производят стыковку металлов с различными техническими характеристиками, например, титана с медью;
• помимо сварки можно выполнять закалку металлических конструкций, а также их резку;
• повышается качество шва в результате защиты от окисления;
• снижаются затраты на производство соединения, ускоряется процесс;
• увеличивается эффективность технологии;
• плавление металлических деталей в зоне действия дуги происходит быстрее, снижается время на сварку;
• исключается разбрызгивание расплавленного металла в месте стыковки;
• увеличивается свойства пластичности соединения, а также его плотность, исключается разрушение шва при эксплуатации;
• обеспечивается стабильность электрической дуги;
• снижается уровень задымления, тем самым понижается вред от сварки.

Расход газа при сварке полуавтоматом

Расход защитной среды зависит от следующего:

• тип металла или сплава;
• собственный диаметр присадочной проволоки;
• номинальная величина сварочного тока.

Скорость подачи смеси регулируется при помощи редуктора. Приспособление устанавливают на баллоне с высоким давлением. Существует таблица, согласно, которой происходит настройка оборудования.

При выполнении сварочных работ мастер может снизить потери газовой смеси, для этого необходимо следующее:

• производить соединение в закрытом цеху;
• применять вентиляцию, предотвратить сквозняки;
• привлечение мастеров с высокой квалификацией;
• использование смеси защитных веществ.

При снижении количества газа может ухудшиться качество сварочного шва, защитной среды будет недостаточно для защиты от окисления.

Мастер варит полуавтоматом

Технология сварки с использованием газов

Перед началом работ при сварке полуавтоматом учитывают следующее:

• номинальная мощность;
• тип присадочной проволоки;
• тип защитного смеси, а также регулировка скорости подачи при помощи редуктора на баллоне.

Нагрев и охлаждение металлических деталей происходит медленно. В результате следует регулировать температуру горения, этого добиваются путем наклона горелки и положением основного пламени. Если есть необходимость перемещения, то применяют баллоны с малым давлением, при стационарных работах используют емкости с большим внутренним давлением. Защитный газ для сварки полуавтоматом подается вместе с проволокой ее подача регулируется непосредственно при выполнении соединения. Таким способом обеспечивают защиту шва от окисления кислородом.

metalloy.ru

Как выбирать и использовать газовые баллоны для сварки?

Время чтения: ≈4 минуты

Начинающие сварщики наверняка слышали, что порой помимо электродов используются газовые баллоны для сварки. Газ используется для защиты сварочной зоны от окисления, для быстрого поджига дуги и ее стабильного горения, для улучшения качества сварного соединения и ускорения сварочных работ.

Но какой газ выбрать? Как его использовать? И какой объем оптимален? Насколько быстро заканчивается баллон для сварочной смеси 10 л? На все эти вопросы мы ответим в этой короткой статье.

Содержание статьи

Как выбрать?

Виды газов

Аргон — самый распространенный защитный газ. Если вы хотите попробовать сварку в среде защитного газа, то вам однозначно стоит приобрести баллон с аргоном. Он хорошо защищает сварочную ванну от кислорода, с ним удобно работать, стоит недорого и не имеет неприятного запах.

Читайте также: Аргонная сварка для начинающих

Гелий — еще один популярный инертный газ. С помощью гелия удобно варить толстые детали и металлы, покрытые окисной пленкой. Но учитывайте, что гелий легче воздуха, поэтому расход у такого газа существенно выше, чем в других защитных газов.

Для сварки химически активных металлов рекомендуем применять сварочные смеси в баллонах. Оптимальный вариант — аргон+гелий. Сварка в инертных газах сама по себе очень удобна, но при сварке в смесях качество швов становится еще лучше. А это очень важно при сварке «сложных» металлов, вроде алюминия или нержавейки.

Углекислый газ (она же углекислота или CO2 для сварки). Обеспечивает отличную защиту сварочной зоны от окисления. Но найти качественную углекислоту очень сложно. Поэтому рекомендуем использовать смесь из углекислого газа и аргона. Так шов не будет пористым, сварка будет идти легко и быстро.

Мы рассказали об основных газах. Прочтите эту статью, чтобы узнать больше. Там мы рассказываем и про кислородный баллон для сварки, и про прочие типы защитных газов.

Объем баллона

Существует различный объем баллонов для сварки. Самые популярные: 5, 10, 27, 40 литров. Если вы варите в домашних условиях, то оптимален объем до 10л. Такой баллон легко можно поместить в багажник легкового авто и отвезти на дачу. Объем 5 л отлично подойдет, если у вас нет возможности привезти его на машине. 27 литров — это золотая середина. Подойдет для тех, кто много варит дома. 40 литров используются на производстве.

Не забывайте и о расходе газа. Ведь газовый баллон рано или поздно закончится. Ниже вы можете видеть таблицу с примерным расходом газа. Цифры могут отличаться в зависимости от типа используемого газа и вашей профессиональной подготовки. В этой статье мы подробно рассказывали, на сколько хватает баллона углекислоты при сварочных работах.

Как использовать?

Итак, вы выбрали газ и объем баллона. Что дальше?

Дальше необходимо разобраться, как баллоны для сварки полуавтоматом  и для газовой сварки. Алгоритм действий аналогичен при сварке полуавтоматом или любым других сварочным агрегатом.

Само собой, перед началом вы должны подготовить металл и подобрать режим сварки. И лишь затем подключать газ к сварочному процессу. Если все подготовительные операции выполнены, подсоедините газовый баллон к сварочному аппарату. Это можно сделать с помощью специального шланга. Подсоединение должно осуществляться через редуктор. Настройте давление газа. Ниже видео, в котором наглядно показано, как это сделать.

После этого можно открыть вентиль подачи газа. Делайте это плавно, не совершая резких движений. Подождите 30 секунд и только после этого поджигайте дугу. То же самое необходимо сделать и после сварки. Не закрывайте газ сразу, пусть он подается в зону сварки еще 10-20 секунд.

Отдельный вопрос — это заправка баллонов сварочной смесью. Мы привыкли, что бытовые баллоны с газом необходимо периодически заправлять, вызывая для этого специальную службу. Со сварочными баллонами все проще. Если вы варите дома, то просто приобретайте баллоны небольшого объема, а затем сдавайте их на металлопереработку. Для повторной сварки приобретите новый баллон.

На крупных заводах баллоны могут дополнительно заправляться. Но это уже задача руководства, а не сварщика.

Вместо заключения

Если вы еще ни разу не использовали защитные газы для сварки, то не откладывайте на потом. Да, у каждого газа свои характеристики. Но, поверьте, выбрать и использовать газ намного проще, чем проделать все то же самое с электродами. В отличие от последних у газа нет десятков марок, предназначенных только для определенных сталей или цветных металлов. Газ не нужно перезаправлять, достаточно купить новый баллон. При этом качество шва вас приятно удивит. Желаем удачи в работе!

[Всего голосов: 2    Средний: 2/5]

svarkaed.ru

Сварка полуавтоматом без газа (инстркция) также приведены плюсы и минусы

Сварка полуавтоматом, обычно, делается при помощи проволоки в среде защитных газов. Данный процесс – это, по сути, классическая электродуговая сварка металла, при которой используется тепловая энергия электрической дуги, соединяющей окончание электрода, и свариваемые детали.

Содержание:

По причине большего сопротивления в дуге относительно сопротивления в электроде, более значительную тепловую энергию выделяет именно плазма дуги, что приводит к оплавлению близлежащих поверхностей (деталь и электрод), где образуется сварочная ванна. Когда полученный жидкий металл кристаллизуется и остынет, произойдет образование сварного шва, самого надежного соединения из существующих сегодня.

Сварка полуавтоматом

Отличительная особенность данного типа сварки состоит в использовании подвижного плавящегося электрода (проволоки) и защитного газа.

Защищать электрическую дугу нужно, чтобы расплавляемый металл и окружающая среда не контактировали между собой, потому что данный процесс (окисление азота и кислорода) влечет за собой образование таких компонентов как оксиды и нитриты, которые, попадая в металл, приводят к ухудшению качества шва. Именно для этих целей и используются баллоны с защитными газами: с аргоном, гелием, углекислотой или их смесями.

Принципы сварки полуавтоматом при помощи проволоки

Полуавтоматическая сварка производится по следующему принципу. Подвижную проволоку под напряжением пропускают через газовое сопло, далее она плавится, так как на нее действует электрическая дуга, но постоянная длина дуги сохраняется при помощи автоматического механизма подачи. Это и есть суть принципа автоматизации, а выбор направления и скорости сварки осуществляется собственными силами.

Можно осуществлять сварку и не используя газ. Для этого пользуются самозащитной («порошковой») проволокой, в состав которой входят марганец, кремний и другие металлы раскислители, при сгорании которых, образуется защитная среда вокруг проволоки.
Сварочное оборудование

Сварочная установка должна состоять из следующих компонентов:

• горелка;
• шланг, через который подается проволока и газ;
• механизм, подающий проволоку;
• управляющая панель;
• моток проволоки;
• электрический провод;
• блок полуавтоматического управления;
• шланг, подающий газ;
• редуктор, снижающий газовое давление;
• нагреватель;
• газовый баллон высокого давления;
• выпрямитель.

Сварка полуавтомат конструкция и принцип работы

Сварка полуавтомат является электрическим аппаратом, предназначенным для того, чтобы преобразовывать электрическую энергию в тепловую, при помощи такого эффекта как электрическая дуга. Процесс реализуется при помощи плавящего электрода “электродной проволоки”, которая постоянно подается на место сварки.

Электрод является калиброванной омедненной проволокой заданной толщины. Покрытие проволоки делается, чтобы обеспечить хорошее скольжение и электрический контакт. Проволока располагается поверх специальной катушки, что позволяет ей равномерно разматываться и подаваться во время сварки.

Процесс сварки производится в ручном режиме, с помощью таких приспособлений: источник тока, механизм подачи электрода, гибкие шланги и пистолет, который рабочий использует, чтобы наложить сварной шов.
Полуавтоматические сварочные аппараты разделяются по защите шва:

• для сварочных работ под флюсом;
• для сварочных работ с защитными газами;
• для сварочных работ, в которых используется порошковая проволока.

Чаще всего пользуются полуавтоматами для сварочных работ с защитными газами. Данный тип сварки используется для сваривания конструкций, материалом которых являются углеродистые и легированные стали, или цветные металлы.

Как защитный газ, используют углекислоту, находящуюся в баллонах высокого давления, и подающуюся к пистолету. До попадания в зону сварки газ предварительно стабилизируется при помощи редуктора. Сварка в среде защитного газа обладает рядом плюсов в сравнении со сваркой при помощи покрытых электродов:

Технологические преимущества сварки полуавтомат

высокие показатели производительности и качества швов;

полуавтоматическая сварка швов небольшой длины может производиться в любом пространственном положении;
соединительная сварка может быть реализована в висячем положении, метал не будет вытекать.

Производственные преимущества:
отсутствуют вредные выделения в процессе сварки.

Плюсы экономического характера:
дешевизна сварки, выполненной с использованием углекислого газа, по сравнению с ценой сварки на электродах.
высокие показатели качества и технологичности.

Сварка полуавтомат является незаменимой вещью в быту. Сварить то там, то здесь, а если вы обладатель автомобиля, то и подавно, техника периодически нуждается в косметическом ремонте. Выполнение качественных сварных швов в полуавтомате – намного более простая задача, чем при электродной сварке.

Если вы собираетесь приобретать сварочный полуавтомат, нужно выяснить каким напряжением обладает ваша электрическая сеть. Если напряжение занижено по сравнению с нормой, то следует выбирать более мощный аппарат, поскольку показатели мощности зависят от показателей электрической сети.

Если вы имеете доступ к трехфазному напряжению (380В), то обязательно следует выбирать трехфазный аппарат. Это связано с тем, что наилучшие показатели выпрямительного тока получаются только когда используются трехфазные выпрямители, а от этого зависят показатели качества сварки.

Сварочный полуавтомат инвертор

Сварочный полуавтомат инвертор – это достаточно новый агрегат на рынке сварочного оборудования. Однако, он уже пользуется огромной популярностью, и применяется повсеместно для наплавки и сварки изделий из металла, деталей и конструкций. Данные приборы осуществляют сварку на электродной проволоке, с защитой инертными газами.

Отличительные особенности полуавтомата от инвертор

Сварочные инверторы, дали толчок для развития сварочной аппаратуры, которая с каждым днем совершенствуется. Развитие сварочных технологий, также набрало оборот. Все эти факторы и привели к созданию полуавтомата инверторного типа. Инверторные аппараты имеют массу плюсов в сравнении с конструкциями традиционного типа, что дало возможность говорить что инверторы — самый популярный вид сварочной аппаратуры, предлагаемой на рынке. Все дело в их конструктивных особенностях.

Инвертор

Полуавтоматический инверторный сварочный аппарат оснащен инверторным источником тока. Это прибор, задача которого — преобразование входящего в него переменного тока в постоянный. Из вышесказанного, можно сделать вывод, что вся работа инвертора построена на выпрямителях и высокочастотном трансформаторе.

полуавтомат

В более продвинутых аппаратах, устанавливаю еще и корректор коэффициента мощности. Эго задача — синхронизация тока по синусоиде входного напряжения, что обеспечивает стабильное напряжение инвертора.

Принцип работы инверторного сварочного полуавтомата

Сварка, которая осуществляется при помощи инверторного сварочного полуавтомата — это самый высокопроизводительный способ сварки. При его использовании показатели производительности сварочного процесса увеличиваются троекратно. Эти показатели достигаются благодаря легкому розжигу дуги, высокой скорости сварки, удобством в обслуживании и управлении. Не требуется постоянно менять электроды и освобождать шов от шлака. Даже самые сложные сварочные швы выполняются намного легче.

Сварка при помощи полуавтомата – это непрерывная равномерная подача проволоки-электрода к зоне горения. В то же место производится подача и защитного газа (аргона, углекислоты или их смесей), при помощи которого металл предохраняется от контакта с окружающей средой. Это открывает возможности для получения высокопрочного, качественного сварочного шва, и исключения шлака.

Помимо этого, в приборах данного типа есть возможность производить сварку под любыми углами, и смотреть при этом на дугу.

Как уже говорилось, инверторные сварочные полуавтоматы являются одним из наиболее часто используемых приборов, среди всех сварочных агрегатов. Чаще всего, в инверторах используют современныу технологию MIG-MAG, которая дает возможность для сварки, как в условиях активного, так и инертного газа (к примеру, аргон).

Постоянный ток является причиной, по которй появляется электрическая дуга. Зона сварки защищается от попадания кислорода при помощи газа. Обычно, инверторные сварочные аппараты являются универсальными приборами, однако, наиболее часто они используются для работы с тонким листовым металлом.

Сварочный полуавтомат без газа

Одним из наиболее часто задаваемых вопросов о сварке является «чём сварочный полуавтомат без газа отличается от агрегата, работающего на газу?». Существует много различных доводов и размышлений по этой теме, но какое же основное отличие? Что ж, попробуем разобраться в этом.

Если говорить в общих чертах, то при помощи углекислотных (или сварочных полуавтоматов на газу) производиться сварка, защищенная инертной газовой средой: тут может использоваться как обычная углекислота, так и смесь углекислоты с аргоном. Поскольку углекислый газ блокирует такой процесс как горение, следовательно, в месте сварки высокие температуры отсутствуют, то металл не прогорает.

В сварочном полуавтомате, в котором не используется газ, применяется специальная проволока, покрытая флюсом. В процессе сварки, происходит сгорание флюса с выделением все того же углекислого газа, что также не позволяет металлу прогорать.

Плюсы и минусы сварки с газом и без газа

При сваривании без газа, зона сваривания является полностью защищенной. При помощи флюса образовывается защитная поверхность, поскольку флюс более легкий, чем металл.

При осуществлении сварки с газом (к примеру с углекислотой), условия сварки являются наиболее благоприятными, кроме этого, в зоне сваривания происходит охлаждение металла. Этим способом пользуются немного чаще. Помимо этого, он является более выгодным с экономической точки зрения.

Однако, не мало людей пользуются и вторым вариантом сварки, по большей мере это связано с тем, что при использовании сварочного аппарата без газа, шов выходит более аккуратным.
Осторожно!

При осуществлении сварки сварочным аппаратом без газа, ни в коем случае нельзя пользоваться обычной проволокой. При использовании обычной проволоки, качество шва будет очень низким, он получится неровным, и будет иметь раковины. Произойдет серьезное увеличение расхода проволоки, поскольку её значительный объем просто испаряться.

А главное – в области сварки (в сварной ванне) будет наблюдаться воздействие кислорода, а следовательно – в шве будут образовывать окислы, и много каверн.
Какой метод сварки выберете вы, с использованием газа или без него – это исключительно ваше решение. А необходимое для этого оборудование, вы всегда с легкостью можете подобрать в специализированных магазинах.

Сварка полуавтоматом без газа

Сварка полуавтоматом без газа – это уже не какая-то новинка, которой пользуются только профессиональные сварщики или жестянщики. В специализированных магазинах можно найти множество недорогих и вполне простых, но в то же время качественных аппаратов.

То, что они очень популярны, это следствие просты работы с ними, при этом, качество сварки остается на том же уровне, или даже выше. Используя сварочный полуавтомат, даже не будучи профессиональным сварщиком можно добиться качественного и красивого шва.

Газовые баллоны – это достаточно тяжелая штука, да и если их не использовать постоянно, то выгоды тоже нет никакой, поскольку баллоны требуют зарядки ,а делать это ради маленького шва не рационально. Намного более просто пользовать сварочным полуавтоматом без газа.

В данных аппаратах используется так называемая флюсовая проволока, что дает возможность судить о её составе. Кроме этого, её могут называть и порошковой сварочной проволокой, что является тем же материалом. При помощи данной проволоки, можно выполнять сварочные работы, не используя газ.

В состав такой проволоки входит стальная трубка стандартного диаметра, которую применяют для обычной сварки в газовой среде. Чаще всего это 0,8 мм. В середине, проволока наполняется специальным порошком — флюсом, который немного напоминает состав, которым покрываются обычные электроды. При нагревании, происходит сгорание флюса, благодаря чему образуется защитный газ в зоне сваривания, примерно так, как это происходит при сваривании с помощью электродов.

Из преимуществ данного метода сварки отметим то, что не нужно использовать газовую аппаратуру, и, можно следить за процессом сварки, конечно же, предохраняя глаза защитной маской. Кроме этого, в различных типах проволоки используется разное наполнение, а это открывает возможность для формирования химического состава шва, и характеристик дуги.

Так как у порошковой проволоки, обеспечивающей сварочные работы без использования газа, достаточно тонкие стенки – подачу проволоки должен осуществлять механизм, имеющий небольшое сжатие, а резко поворачивать шланг сварочного полуавтомата не рекомендуется.

Обязательным условием сварки при помощи флюсовой проволоки является соблюдение правильной полярности. Горелка должна быть подключена к минусу, в то время как само изделие должно быть подключено к плюсу. Подключение такого типа называют прямым подключением. Во время сварки с использованием защитного газа применяют подключение обратного типа. Это объясняется тем, когда подается флюсовая проволока, требуются более высокие показатели температуры, чтобы образовался защитный газ.

postroyka-dom.com

Как настроить сварочный полуавтомат?

При­вет­ствую Вас на бло­ге kuzov.info!

В этой ста­тье рас­смот­рим как настро­ить сва­роч­ный полу­ав­то­мат. Раз­бе­рём­ся в его регу­ли­ров­ках, настрой­ке пото­ка защит­но­го газа, а так­же посмот­рим какие сва­роч­ные швы фор­ми­ру­ют­ся при раз­ных настрой­ках напря­же­ния. Итак, нач­нём с крат­ко­го опре­де­ле­ния полу­ав­то­ма­ти­че­ской свар­ки.

Полу­ав­то­ма­ти­че­ская свар­ка – это элек­тро­ду­го­вая свар­ка, в кото­рой элек­тро­дом явля­ет­ся сва­роч­ная про­во­ло­ка, пода­ва­е­мая к месту свар­ки авто­ма­ти­че­ски через горел­ку. Газ защи­ща­ет сва­роч­ную зону от кис­ло­ро­да и азо­та воз­ду­ха, кото­рые дела­ют шов пори­стым и хруп­ким. Он так­же пода­ёт­ся через горел­ку одно­вре­мен­но с про­во­ло­кой после нажа­тия триг­ге­ра на горел­ке. Этот вид свар­ки часто назы­ва­ют свар­ка MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas – свар­ка в сре­де инерт­но­го газа/ свар­ка в сре­де актив­но­го газа). Более пра­виль­ное, тех­ни­че­ское назва­ние это­го вида свар­ки – GMAW (Gas Metal Arc Welding – элек­тро­ду­го­вая свар­ка в сре­де защит­но­го газа), а слен­го­вое – «свар­ка про­во­ло­кой», «свар­ка полу­ав­то­ма­том».

Свар­ка полу­ав­то­ма­том, при всей сво­ей про­сто­те, тре­бу­ет мно­го прак­ти­ки и изу­че­ния основ. Важ­но пра­виль­но настро­ить сва­роч­ный аппа­рат и пра­виль­но под­го­то­вить металл для свар­ки.

Здесь мы рас­смот­рим настрой­ку наи­бо­лее доступ­но­го и рас­про­стра­нён­но­го сва­роч­но­го полу­ав­то­ма­та транс­фор­ма­тор­но­го типа.

Содер­жа­ние:

Какие регулировки имеет сварочный полуавтомат?

На полу­ав­то­ма­те три настрой­ки:

• Напря­же­ние (несколь­ко режи­мов)
• Ско­рость пода­чи про­во­ло­ки
• Ско­рость пото­ка газа (коли­че­ство рас­хо­ду­е­мо­го газа)

 Настройка потока защитного газа

• Сва­роч­ный аппа­рат име­ет выход для соеди­не­ния с бал­ло­ном. Защит­ный газ в бал­лоне нахо­дит­ся под дав­ле­ни­ем. На бал­лоне уста­нов­лен газо­вый редук­тор. Здесь сто­ит уточ­нить, что редук­то­ры быва­ют раз­ные, в том чис­ле и такие, кото­рые не пред­на­зна­че­ны для при­ме­не­ния в свар­ке, так как не име­ют нуж­ной шка­лы на инди­ка­то­ре, пока­зы­ва­ю­щем зна­че­ние для газа, посту­па­ю­ще­го в сва­роч­ный полу­ав­то­мат. На пра­виль­ном редук­то­ре инди­ка­тор, кото­рый при уста­нов­ке рас­по­ла­га­ет­ся даль­ше от бал­ло­на дол­жен иметь шка­лу, пока­зы­ва­ю­щую рас­ход газа (л/мин для CO2 и отдель­ную шка­лу для Ar). Так­же, быва­ют редук­то­ры с рота­мет­ром, кото­рый пока­зы­ва­ет рас­ход газа  в еди­ни­цу вре­ме­ни под­ня­ти­ем поплав­ка по кони­че­ской труб­ке со шко­лой. Инди­ка­тор (мано­метр) , кото­рый бли­же к бал­ло­ну, пока­зы­ва­ет дав­ле­ние в бал­лоне (MPa или Bar). Так как в бал­лоне нахо­дит­ся сжи­жен­ный газ, то дав­ле­ние газа в бал­лоне не все­гда может дать чёт­кое пред­став­ле­ние, о его точ­ном коли­че­стве. При раз­ной тем­пе­ра­ту­ре дав­ле­ние может быть раз­ное. Более точ­но коли­че­ство газа в бал­лоне мож­но опре­де­лить по весу.

Редук­тор с инди­ка­то­ра­ми: А — мано­метр дав­ле­ния газа в бал­лоне, B — рас­хо­до­мер пото­ка газа к сва­роч­но­му аппа­ра­ту.

• Вто­рой инди­ка­тор (рас­хо­до­мер) исполь­зу­ет­ся для настрой­ки пото­ка воз­ду­ха (пока­зы­ва­ет рабо­чее дав­ле­ние, кото­рое пода­ёт­ся в полу­ав­то­мат).
• Так­же, на бал­лоне есть два вен­ти­ля. Один – закры­ва­ет бал­лон, а вто­рой, рас­по­ло­жен­ный на редук­то­ре – регу­ли­ру­ет поток газа, посту­па­ю­ще­го к горел­ке при откры­том бал­лоне. Вен­тиль на бал­лоне откру­чи­ва­ет­ся про­тив часо­вой стрел­ке и закру­чи­ва­ет­ся по часо­вой стрел­ки, как обыч­но. Вен­тиль регу­ли­ров­ки пото­ка газа к аппа­ра­ту, наобо­рот, при закру­чи­ва­нии уве­ли­чи­ва­ет поток защит­но­го газа, а при откру­чи­ва­нии умень­ша­ет.
• Когда вы откро­е­те глав­ный вен­тиль, то уви­ди­те, что дав­ле­ние изме­нит­ся от 0 до опре­де­лён­но­го зна­че­ния (дав­ле­ние в бал­лоне). Открой­те его пол­но­стью. Далее нуж­но поти­хонь­ку повер­нуть регу­ли­ро­воч­ный винт на редук­то­ре до момен­та, когда стрел­ка на шка­ле пока­жет 7–10 л/м. Если у вас не рас­хо­до­мер, а мано­метр, то долж­но быть 1–2 кг/см2. Это ста­ти­че­ское дав­ле­ние, кото­рое изме­нит­ся при нажа­тии на курок горел­ки.
• Что­бы настро­ить поток защит­но­го газа более точ­но, на рабо­чий режим, выклю­чи­те пода­чу про­во­ло­ки, что­бы при нажа­тии на курок горел­ки она не рас­хо­до­ва­лась. Мож­но не отклю­чать про­во­ло­ку, а нажать до момен­та, когда про­во­ло­ка начи­на­ет дви­гать­ся. В таком поло­же­нии настрой­те поток воз­ду­ха вен­ти­лем на редук­то­ре, гля­дя на инди­ка­тор.
• Вооб­ще, поток защит­но­го газа мож­но настро­ить и без инди­ка­то­ров. Начи­нать свар­ку нуж­но с мини­маль­ным рас­хо­дом защит­но­го газа. Далее нуж­но смот­реть на шов. Если будет пори­стость, то нуж­но доба­вить пода­чу газа пока поры не будут боль­ше появ­лять­ся. Так­же, если свар­ка про­ис­хо­дит на ули­це или в поме­ще­нии с вен­ти­ля­ци­ей, то нуж­но учи­ты­вать вли­я­ние вет­ра и сквоз­ня­ков и добав­лять пода­чу газа ещё. Мож­но на слух запом­нить звук воз­ду­ха из горел­ки при пра­виль­ных настрой­ках для кон­крет­ной тол­щи­ны метал­ла. При настрой­ке пото­ка защит­но­го газа нет жёст­ких пра­вил. Нуж­но настра­и­вать газ на эко­ном­ный рас­ход, при этом, что­бы каче­ство шва было хоро­шим.

 Какой газ использовать?

Тип защит­но­го газа вли­я­ет на харак­те­ри­сти­ки свар­ки: на глу­би­ну про­ник­но­ве­ния, элек­три­че­скую дугу и меха­ни­че­ские свой­ства шва.

• 100%-ая угле­кис­ло­та (чаще все­го исполь­зу­ет­ся для свар­ки ста­лей) обес­пе­чи­ва­ет более глу­бо­кое про­ник­но­ве­ние при свар­ке, но уве­ли­чи­ва­ет­ся коли­че­ство брызг и шов более гру­бый, чем при сме­си арго­на с угле­кис­ло­той.
• Смесь 75%-ного арго­на и 25% угле­кис­ло­ты (назы­ва­ет­ся 75/25 или С25) мож­но счи­тать луч­шей сме­сью для угле­ро­ди­стой ста­ли. При свар­ке с таким газом обра­зу­ет­ся мало брызг, полу­ча­ет­ся кра­си­вый шов и при свар­ке тон­кий металл не про­жи­га­ет­ся насквозь, так как нет силь­но­го про­ник­но­ве­ния.
• Для свар­ки нержа­вей­ки исполь­зу­ет­ся смесь 98% арго­на и 2% угле­кис­ло­ты. Для алю­ми­ния – 100% аргон.

Настройка напряжения сварочного полуавтомата

У полу­ав­то­ма­та есть регу­ля­то­ры напря­же­ния, а сила тока посто­ян­ная и может варьи­ро­вать­ся в зави­си­мо­сти от ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки и её выле­та.

• Аппа­ра­ты полу­ав­то­ма­ти­че­ской свар­ки исполь­зу­ют напря­же­ние для обра­зо­ва­ния нагре­ва, нуж­но­го для свар­ки.
• Напря­же­ние настра­и­ва­ет­ся на аппа­ра­те регу­ля­то­ра­ми. Это сту­пен­ча­тая регу­ли­ров­ка. На фото­гра­фии, в каче­стве при­ме­ра, пока­зан аппа­рат, где два пере­клю­ча­те­ля: один поз­во­ля­ет уста­нав­ли­вать два режи­ма свар­ки, а дру­гой регу­ли­ру­ет напря­же­ние внут­ри этих режи­мов (min/max). В ито­ге полу­ча­ет­ся четы­ре уста­нов­ки напря­же­ния, кото­рые нуж­но выби­рать в зави­си­мо­сти от тол­щи­ны метал­ла и диа­мет­ра сва­роч­ной про­во­ло­ки.
• На неко­то­рых сва­роч­ных полу­ав­то­ма­тах, на внут­рен­ней сто­роне крыш­ки есть таб­ли­ца, пока­зы­ва­ю­щая какое напря­же­ние и ско­рость про­во­ло­ки исполь­зо­вать, в зави­си­мо­сти от тол­щи­ны метал­ла и диа­мет­ра сва­роч­ной про­во­ло­ки. Таких таб­лиц мно­го и в интер­не­те. Но эти дан­ные инди­ви­ду­аль­ны для каж­до­го аппа­ра­та и явля­ют­ся хоро­шей отправ­ной точ­кой для настрой­ки пра­виль­ных пара­мет­ров для свар­ки, их нуж­но кор­рек­ти­ро­вать по ситу­а­ции. Нуж­но про­бо­вать, экс­пе­ри­мен­ти­ро­вать на кон­крет­ном метал­ле и нахо­дить опти­маль­ные настрой­ки.

[adsp-pro‑3]

• Пра­виль­ное напря­же­ние важ­но для фор­ми­ро­ва­ния проч­но­го сва­роч­но­го шва. Исполь­зуя слиш­ком низ­кое напря­же­ние для кон­крет­но­го метал­ла с опре­де­лён­ной тол­щи­ной, каче­ство сва­роч­но­го шва будет низ­ким, так как про­ник­но­ве­ние свар­ки будет пло­хим. Таким обра­зом, шов даже может выгля­деть нор­маль­но, но будет не проч­ным. В кон­це ста­тьи мы рас­смот­рим при­ме­ры сва­роч­ных швов на листо­вом метал­ле при раз­ном напря­же­нии.

Настройка скорости подачи проволоки

• Настрой­ка ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки долж­на про­из­во­дить­ся каж­дый раз при смене напря­же­ния или смене про­во­ло­ки на про­во­ло­ку с дру­гим диа­мет­ром. Доро­гие сва­роч­ные аппа­ра­ты могут иметь авто­ма­ти­че­скую настрой­ку ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки. В них ско­рость уве­ли­чи­ва­ет­ся авто­ма­ти­че­ски при уве­ли­че­нии напря­же­ния.
• Сна­ча­ла настра­и­вай­те напря­же­ние, а потом под него под­стра­и­вай­те ско­рость пода­чи про­во­ло­ки. То есть, ско­рость пода­чи про­во­ло­ки долж­на быть настро­е­на под ско­рость, с кото­рой она будет пла­вить­ся.

• Регу­ля­тор ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки так­же слу­жит дру­гой цели – регу­ли­ру­ет силу тока. Напря­же­ние и сила тока вза­и­мо­свя­за­ны и, в неко­то­рой сте­пе­ни, бази­ру­ют­ся на раз­ме­ре про­во­ло­ки и её ско­ро­сти. В полу­ав­то­ма­те уста­нов­лен­ное напря­же­ние оста­ёт­ся неиз­мен­ным, но сила тока немно­го меня­ет­ся в зави­си­мо­сти от ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки и выле­та элек­тро­да (про­во­ло­ки). Таким обра­зом, чем быст­рее пода­ча про­во­ло­ки к месту свар­ки, тем боль­ше силы тока и выше тем­пе­ра­ту­ра свар­ки, но для кон­крет­но­го, уста­нов­лен­но­го типа напря­же­ния это лишь неболь­шой диа­па­зон изме­не­ния силы тока.
• Про­во­ло­ка вне про­цес­са свар­ки (без элек­три­че­ской дуги) дви­жет­ся быст­рее. Когда обра­зу­ет­ся дуга, ско­рость про­во­ло­ки сни­жа­ет­ся.
• Как узнать, что настрой­ки пода­чи про­во­ло­ки пра­виль­ные? Для это­го нуж­но попро­бо­вать сва­ри­вать. Если ско­рость слиш­ком высо­кая для вашей настрой­ки напря­же­ния, то про­во­ло­ка будет сги­бать­ся, при каса­нии с метал­лом, не успе­вая рас­пла­вить­ся, и будет мно­го брызг. Если ско­рость слиш­ком мед­лен­ная для вашей настрой­ки напря­же­ния, то про­во­ло­ка будет сго­рать до того, как кос­нёт­ся метал­ла, и будет заби­вать­ся нако­неч­ник. Таким обра­зом, при непра­виль­ной настрой­ке ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки, свар­ка вооб­ще не полу­чит­ся. Этот пара­метр нуж­но настра­и­вать экс­пе­ри­мен­таль­ным путём. Важ­но выста­вить пра­виль­ное напря­же­ние для кон­крет­ной тол­щи­ны сва­ри­ва­е­мо­го метал­ла и про­бо­вать варить, а ско­рость пода­чи про­во­ло­ки регу­ли­ро­вать в про­цес­се.

 Полярность при сварке полуавтоматом

Перед свар­кой нуж­но опре­де­лить­ся, какую поляр­ность Вы буде­те исполь­зо­вать.

Про­стая обмед­нён­ная про­во­ло­ка, кото­рая исполь­зу­ет­ся с защит­ным газом долж­на исполь­зо­вать­ся с обрат­ной поляр­но­стью, когда на про­во­ло­ку пода­ёт­ся плюс. Пря­мая поляр­ность исполь­зу­ет­ся, когда в полу­ав­то­ма­те уста­нов­ле­на про­во­ло­ка с флю­сом, кото­рая при­ме­ня­ет­ся без газа. В этом слу­чае на про­во­ло­ку пода­ёт­ся минус, а на сва­ри­ва­е­мый металл, через клем­му плюс. Таким обра­зом, мак­си­маль­ное теп­ло­вы­де­ле­ние обра­зу­ет­ся на про­во­ло­ке. Это нуж­но для того, что­бы флюс в ней смог подей­ство­вать долж­ным обра­зом.

Если исполь­зо­вать непра­виль­ную поляр­ность для опре­де­лён­но­го элек­тро­да (в слу­чае с полу­ав­то­ма­том, про­во­ло­ки), то проч­ность сва­роч­но­го шва будет пло­хой. При исполь­зо­ва­нии непра­виль­ной поляр­но­сти появит­ся мно­го брызг, будет пло­хое про­ник­но­ве­ние при свар­ке и сва­роч­ную дугу будет слож­но кон­тро­ли­ро­вать.

Для сме­ны поляр­но­сти, нуж­но открыть крыш­ку полу­ав­то­ма­та и поме­нять места­ми клем­мы. Рядом с клем­ма­ми нахо­дит­ся таб­ли­ца, уточ­ня­ю­щая поря­док рас­по­ло­же­ния клемм.

Про­во­ло­ка для свар­ки

В полу­ав­то­ма­те может исполь­зо­вать­ся два вида про­во­лок: про­стая про­во­ло­ка, покры­тая медью и про­во­ло­ка с флю­сом.

• Про­стая про­во­ло­ка для полу­ав­то­ма­ти­че­ской свар­ки при­ме­ня­ет­ся с защит­ным газом, не име­ет ника­ких доба­вок, кото­рые могут «про­ти­во­сто­ять» кор­ро­зии и загряз­не­ни­ям. Поэто­му поверх­ность нуж­но под­го­тав­ли­вать тща­тель­но.
• У вто­ро­го вида про­во­ло­ки в цен­тре рас­по­ло­жен флюс, кото­рый при сго­ра­нии обра­зу­ет защит­ный газ. Таким обра­зом, мож­но обой­тись без бал­ло­на с газом. Такая про­во­ло­ка созда­ёт более глу­бо­кое про­ник­но­ве­ние при свар­ке, чем обыч­ная с газом. Про­во­ло­ка с флю­сом созда­ёт мно­го брызг и шла­ка в зоне свар­ки, кото­рые после завер­ше­ния свар­ки нуж­но счи­стить. При свар­ке такой про­во­ло­кой тре­бу­ет­ся мини­маль­ная под­го­тов­ка поверх­но­сти, про­ща­ют­ся незна­чи­тель­ные загряз­не­ния. Так­же эта про­во­ло­ка хоро­шо рабо­та­ет при вет­ре на ули­це. Для свар­ки про­во­ло­кой с флю­сом тре­бу­ет­ся, что­бы на аппа­ра­те была уста­нов­ле­на пря­мая поляр­ность (см. выше).
• Чем боль­ше тол­щи­на сва­ри­ва­е­мо­го метал­ла, тем боль­ше­го диа­мет­ра про­во­ло­ку нуж­но исполь­зо­вать, так как про­во­ло­ка боль­ше­го диа­мет­ра про­во­дит боль­ше элек­три­че­ства и даёт боль­ший нагрев и луч­шее про­ник­но­ве­ние.

 Вылет проволоки

Вылет про­во­ло­ки – это рас­сто­я­ние меж­ду кон­цом нако­неч­ни­ка и кон­цом про­во­ло­ки. При исполь­зо­ва­нии угле­кис­ло­ты или сме­сей, сохра­няй­те вылет от 0.6 мм до 1 см. Слиш­ком длин­ный вылет осла­бит арку. Чем мень­ше вылет про­во­ло­ки, тем ста­биль­нее элек­три­че­ская дуга и тем луч­шее про­ник­но­ве­ние будет полу­чать­ся даже с низ­ким напря­же­ни­ем. Таким обра­зом, луч­ший вылет про­во­ло­ки – как мож­но более корот­кий. Одна­ко, вылет про­во­ло­ки может зави­сеть от того, насколь­ко нако­неч­ник горел­ки углуб­лен внутрь газо­во­го соп­ла. Чем боль­ше нако­неч­ник углуб­лён в сопло, тем длин­нее дол­жен быть вылет про­во­ло­ки.

Положение наконечника горелки относительно сопла

Нако­неч­ник сва­роч­ной горел­ки может быть углуб­лён в сопло, немно­го тор­чать из соп­ла или быть вро­вень с соплом. Чаще все­го при свар­ке листо­во­го метал­ла с защит­ным газом, кон­чик нако­неч­ни­ка дол­жен рас­по­ла­гать­ся вро­вень с кра­ем отвер­стия соп­ла. При свар­ке точ­ка­ми нако­неч­ник горел­ки дол­жен быть углуб­лён.

• Рас­сто­я­ние меж­ду кон­чи­ком кон­такт­но­го нако­неч­ни­ка и кра­ем соп­ла может быть раз­ным. Соп­ла и нако­неч­ни­ки быва­ют раз­ных раз­ме­ров и могут по-раз­но­му рас­по­ла­гать­ся отно­си­тель­но друг дру­га. В зави­си­мо­сти от устрой­ства сва­роч­ной горел­ки, сопло может жёст­ко уста­нав­ли­вать­ся, либо может регу­ли­ро­вать­ся и уста­нав­ли­вать­ся по-раз­но­му, делая нако­неч­ник углуб­лён­ным внут­ри соп­ла, вро­вень с соплом, либо высту­па­ю­щим из соп­ла.
• Обыч­но, при свар­ке листо­вой ста­ли с защит­ным газом (угле­кис­ло­той или сме­ся­ми), кон­чик нако­неч­ни­ка горел­ки дол­жен быть вро­вень с кра­ем отвер­стия соп­ла.
• При исполь­зо­ва­нии про­во­ло­ки с флю­сом (она тре­бу­ет боль­ше­го нагре­ва для акти­ва­ции флю­са) нуж­но выдер­жи­вать более длин­ный вылет про­во­ло­ки. Поэто­му, что­бы рас­сто­я­ние соп­ла от зоны свар­ки не было слиш­ком боль­шим, нако­неч­ник дол­жен быть утоп­лен внутрь соп­ла. Нако­неч­ник дол­жен быть немно­го утоп­лен и при свар­ке с боль­шим напря­же­ни­ем, когда вылет про­во­ло­ки дол­жен быть боль­ше. Так­же, нако­неч­ник горел­ки может быть углуб­лён, если нуж­но варить точ­ка­ми и корот­ки­ми стеж­ка­ми, когда сопло может упи­рать­ся в сва­ри­ва­е­мый металл.
• Исполь­зо­ва­ние непра­виль­но­го нако­неч­ни­ка или соп­ла может быть при­чи­ной избы­точ­ных брызг, про­жи­га насквозь, короб­ле­ния и недо­ста­точ­но­го про­ник­но­ве­ния.

Начало работы сварочным полуавтоматом

Что­бы начать рабо­ту, сва­роч­ный полу­ав­то­мат дол­жен быть пол­но­стью готов к про­цес­су свар­ки. Про­во­ло­ка долж­на быть уста­нов­ле­на и газо­вый бал­лон под­клю­чен. Нуж­но уста­но­вить зажим зазем­ле­ния на сва­ри­ва­е­мый металл. Его нуж­но уста­нав­ли­вать на рас­сто­я­ние от 15 до 50 см от зоны свар­ки. Металл дол­жен быть очи­щен от ржав­чи­ны, крас­ки, масел и гря­зи. Любое незна­чи­тель­ное сопро­тив­ле­ние будет вли­ять на про­цесс свар­ки.  Гряз­ный металл при свар­ке ста­нет при­чи­ной брызг и про­жи­га насквозь, а так­же воз­го­ра­ния.

[adsp-pro‑2]

В резуль­та­те пра­виль­но настро­ен­но­го напря­же­ния и ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки дол­жен полу­чить­ся хоро­ший сва­роч­ный поток. Пра­виль­ные настрой­ки будут давать харак­тер­ный шипя­ще-жуж­жа­щий звук, кото­рый хоро­шо зна­ют все свар­щи­ки. Более подроб­но о про­цес­се свар­ки мож­но про­чи­тать в ста­тье “Тех­но­ло­гия свар­ки полу­ав­то­ма­том MIG/MAG”.

Примеры сварочных швов с разными настройками напряжения

Напря­же­ние опре­де­ля­ет высо­ту и шири­ну сва­роч­но­го шва.

На фото­гра­фии пока­за­ны швы на листо­вом метал­ле тол­щи­ной 1.2 мм, сде­лан­ные с воз­рас­та­ни­ем напря­же­ния (сле­ва напра­во). Швы, сде­лан­ные на низ­ких настрой­ках, полу­чи­лись узки­ми и высо­ки­ми, а на высо­ких настрой­ках – широ­ки­ми и плос­ки­ми.

На фото сле­ва пока­за­ны швы на листо­вом метал­ле, сде­лан­ные с уве­ли­че­ни­ем напря­же­ния. Сле­ва на пра­во от мень­ше­го напря­же­ния к боль­ше­му. На вто­ром фото обрат­ная сто­ро­на листа пока­зы­ва­ет про­ник­но­ве­ние (про­вар).

Если посмот­реть с обрат­ной сто­ро­ны, то два шва сле­ва полу­чи­лись без хоро­ше­го про­ник­но­ве­ния (про­ва­ра) по всей длине. Три шва спра­ва – име­ют хоро­шее про­ник­но­ве­ние по всей длине.

Сва­роч­ные швы в раз­ре­зе

Эти швы в раз­ре­зе пока­зы­ва­ют эффект воз­рас­та­ния напря­же­ния более ясно. На пер­вых двух – шов навер­ху, но совсем не про­ник сквозь металл. Тре­тий име­ет как шов свер­ху, так и хоро­шее про­ник­но­ве­ние и явля­ет­ся луч­шим швом из всех. Два шва спра­ва име­ют боль­шее про­ник­но­ве­ние под листом, чем свер­ху, так как настрой­ки напря­же­ния слиш­ком высо­кие.

Возможные проблемы при сварке

• Про­во­ло­ка при­ва­ри­ва­ет­ся к метал­лу, не обра­зуя дуги. При­чи­на: ско­рость пода­чи про­во­ло­ки слиш­ком высо­кая для уста­нов­лен­но­го напря­же­ния.
• Когда при свар­ке выле­та­ют брыз­ги (малень­кие шари­ки метал­ла). Так­же появ­ля­ют­ся корич­не­вый и зелё­ный цве­та на шве и пори­стость. При­чи­на: нет газа или посту­па­ет не доста­точ­но защит­но­го газа из горел­ки в зону свар­ки.
• Шов не про­ни­ка­ет доста­точ­но глу­бо­ко. Такой шов будет не проч­ным. Нуж­но доба­вить напря­же­ния и уве­ли­чить ско­рость пода­чи про­во­ло­ки.
• Про­жиг метал­ла. Так полу­ча­ет­ся, если слиш­ком боль­шое напря­же­ние для дан­ной тол­щи­ны метал­ла.
• Пло­хое про­ник­но­ве­ние, бес­по­ря­доч­ный шов, свар­ка рыв­ка­ми. Может казать­ся, как буд­то не хва­та­ет напря­же­ния или ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки. Про­верь­те зажим зазем­ле­ния и чисто­ту метал­ла, на кото­рый он зажат.
• Горел­ка «плю­ёт­ся» и не выда­ёт непре­рыв­ный шов. Так может про­ис­хо­дить, если горел­ка слиш­ком дале­ко от места свар­ки. Нуж­но дер­жать нако­неч­ник горел­ки око­ло 0.6 – 1.2 см от зоны свар­ки.
• Про­во­ло­ка ред­ко (вре­мя от вре­ме­ни) каса­ет­ся метал­ла, но как толь­ко каса­ние про­изо­шло, про­во­ло­ка пла­вит­ся, а оста­ток оста­ёт­ся на кон­чи­ке нако­неч­ни­ка. При­чи­на: cлиш­ком мед­лен­ная ско­рость пода­чи про­во­ло­ки.

[adsp-pro‑4]

Печа­тать ста­тью

Ещё интересные статьи:

kuzov.info

Сварка полуавтоматом в среде углекислого газа для начинающих

Чтобы процесс соединения деталей в единое целое не составлял труда и все получалось с первого раза, перед практическими работами нужно разобраться в теории, как производится сварка полуавтоматом в среде углекислого газа для начинающих. Рассмотрим основные аспекты и сущность  данного метода.

 

Содержание статьи

Понятие сварки полуавтоматом в среде СО2

Принцип действия для полуавтоматической сварки в режиме углекислоты очень схож с методом газовой сварки с газом и без. То есть, варить можно двумя способами – использую защитный газ или нет. Подробнее прочесть про этот метод можно здесь.

Сущность рассматриваемого способа заключается в элементарной химии. В сварочную зону под давлением подается углекислый газ (СО2). Сварочная дуга обеспечивает высокую температуру, за счет чего происходит реакция разложения и газ распадается на кислород (О2) и угарный газ (2СО). Процесс распада происходит по формуле:

2СО2=2О2+2СО

В результате этой реакции сварочная ванна защищена тремя газами – начальным углекислым газом и конечными продуктами реакции – кислородом и угарным газом

Углекислый газ имеет свойство к окислению с железом и углеродом, находящимся в металле. Чтобы защитить металл изделия от этого процесса, рекомендуется для сварочного аппарата применять проволоку с повышенным уровнем марганца и кремния.  Эти компоненты химически активнее, чем железо, поэтому сначала окисляются они, тем самым принимая на себя «удар» и защищают изделие. Пока в сварочной зоне присутствуют эти два элемента, железо и углерод не будут окисляться. Отходы, то есть оксиды марганца и кремния, которые образуются при воздействии высокой температуры и окислительной реакции представляют собой легкоплавкое соединение, которое всплывает на поверхность сварочной ванны и кристаллизируется в виде шлака. Этот компонент никак не влияет на качество шва.

Для сварки в среде углекислого газа одного стандартного баллона на 25 кг углекислоты хватает на 15 сварочных часов. С учетом реакции из одного килограмма получается почти 500 литров готового газа. При полноценной работе затраты в среднем считаются от 10 до 50 литров в минуту. Но расход зависит от многих факторов – давления, типа сварки, типа шва, применяемого аппарата, погодных условий и так далее.

Такой метод называется сварка tig, то есть, это работы это соединение металлов с помощью электродов в среде защитного газа. Электрод может быть вольфрамовым или графитовым.

Особенности и режимы данного вида соединений

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа отлично подходит для новичков. Основной особенностью данного метода является применение обратной полярности постоянного тока. Это позволяет удерживать дугу. Если же наоборот, применить прямую полярность, то увеличивается риск потери дуги, что негативно отразится на качестве спаивания.

Работая на обратной полярности, можно избежать разбрызгивания электрода. Если же нужно наплавить металл, тогда лучше применить прямую, так и КПД будет в 1,5-почти 2 раза выше.

Режимы сварки, которые выставляются в настройках аппарата, зависят от многих факторов. Рассмотрим таблицу, где подробно расписаны возможные варианты настроек, отталкиваясь от толщины металла, из которого сделаны заготовки для сваривания.

Изучая данные из таблицы, можно заметить, что  напряжение дуги напрямую зависит от диаметра проволоки и от толщины металла. При усилении сварочного тока будет усиливаться глубина провара, что необходимо при работе с  толстыми металлами. Отталкиваясь от горения дуги, нужно настраивать скорость подачи электродной проволоки, чтобы не терять качество шва.

Характеристика углекислотной сварки

Углекислый газ не имеет никакого вкуса и запаха, также он является бесцветным. В умеренных количествах он не составляет опасности для здоровья и жизни человека, не взрывоопасен. Его плотность 1,98кг/м3, что говорит о том, что он намного тяжелее воздуха (с плотностью 1,2 кг/м3).

В продажу он поступает в железных баллонах по 10, 20 или 40 литров в жидком состоянии и под давлением. Перед сварочным процессом необходимо установить баллон на некоторое время вертикальное положение, чтобы вся влага, которая там есть стекла. После этого газ подается в сварочную зону. Установленный редуктор с регулятором контролирует давление и подачу газа.

Важно: перед приобретением баллона важно уточнить возможность дозаправки.

Сварка в углекислом газе может производиться несколькими видами оборудования для сварки:

1. Выпрямитель это такой полуавтомат для сварки, внутри которого ток преобразуется из переменного в постоянный. Они применяются для любых видов дуговой сварки полуавтоматом с применением разных электродов и для соединения различных металлов, кроме алюминия.

2. Инвертор – это источник питания для сварочной дуги. Это аппарат, который может преобразовывать электроэнергию из сети 220В в постоянный ток для создания и удержания дуги. Подробнее ознакомиться с принципом действия и преимуществами инвертора можно здесь.

Технология сварки СО2

Когда все готово и настроено для полуавтоматической сварки в газовой среде, можно приступать. Для начала необходимо подготовить металлические детали, которые подлежат спаиванию. Залог качественного шва – это предварительная подготовка. Чтобы материал идеально сплавился, нужно заготовки очистить от масла, грязи и остатков лакокрасочных изделий. Это можно сделать металлической щеткой или наждачной бумагой. После этого детали устанавливаются в то положение, при котором будет происходить их соединение. Первый шов лучше всего производить на малой силе токе, чтобы посмотреть, как будет себя вести заготовка. Если сразу дать большой ток, то есть риск трещин и деформации деталей.

Полуавтоматическую сварку в газовой среде можно выполнять следующими методиками:

• углом вперед (справа налево) используется для тонколистового металла;
• углом назад (слева направо) обеспечивает глубокий провар, но шов при этом не будет широким.

Когда шов полностью готов, нельзя сразу отключать подачу газа, так как это чревато окислением. Сначала останавливается подача проводной проволоки, потом подача тока, а затем уже подача газа. Как раз за это время шов успевает кристаллизоваться. По завершению работы нужно сбить шлак со шва.

Преимущества и недостатки сварки в среде СО2

Сварка тиг углекислым газом широко применяется как в домашних условиях, так и в различных производственных отраслях. Это не удивительно, ведь данный вид соединений имеет ряд преимуществ:

• есть возможность соединять тонколистовой металл;
• можно сваривать разные типы металлов, с разными характеристиками и температурой плавления;
• электрическая дуга отличается высокой стабильностью;
• сварная ванна находится под надежной защитой от окисления и воздействия негативных факторов внешней среды;
• шов в результате получается очень качественным;
• технология полуавтоматической сварки в среде углекислого газа считается самой безопасной, в сравнении с другими тиг методами;
• экономичность и доступность. Это показатель связан с тем, что 2 приобрести намного проще, чем смеси других газов, применяемых для защиты во время tig сварки.

Кроме преимуществ, можно и отметить несколько недостатков:

• по качеству углекислота немного уступает другим смесям;
• аппарат немного сложнее и дольше чистить, чем после гелий, аргона или азота;
• затраты на материалы постоянно возрастают.

[Всего голосов: 11    Средний: 2.8/5]

svarkaed.ru