Hagyományos és inverteres hegesztés

Mi is az a hegesztés?

nos anyagot önmagában összeolvasztunk (hozaganyaggal vagy a nélkül), hegesztésnek nevezzük. A technológiából adódóan a hegesztés az oldhatatlan kötések csoportjába tartozik, hisz roncsolás mentesen nem lehet szétszedni. A hegesztésről külön akadémiát lehetne nyitni, hisz annyira szerteágazó, összetett tudomány. Ez egy külön szakma. Viszont nem véletlen, hogy a szó hallatán az ember az ívhegesztésre gondol, hisz ez terjedt el legjobban. Így hát ez a cikk is ezzel foglakozik leginkább.

Az elmúlt években ez a technológia igen nagy fejlődésen ment keresztül. Az alapelv azonos, hisz most is a munkadarab és az elektróda közt létrejövő, villamos ívkisülés biztosítja a megolvadáshoz szükséges hőt. Viszont a hegesztést lehetővé tevő berendezéseket is utolérte korunk high-tech szele.

A legegyszerűbb és legelterjedtebb hegesztő berendezést - a hegesztőtranszformátort - mára szinte teljesen kiszorították az inverteres hegesztők. Ezek a berendezések kb. fele akkora méretben, harmad akkora súlyban tudják biztosítani ugyanazt a hegesztőáramot. Sőt, olyan pluszszolgáltatásokkal segítik a felhasználó dolgát, melyekkel könnyebbé válik a hegesztés. Így egy kevésbé gyakorlott amatőr is, szép és tartós varratot tud készíteni.

Mint azt már megszokhattuk, az éremnek két oldala van. Vagyis az újításnak hátránya is van. Ezek a készülékek olyan áramköröket, alkatrészeket tartalmaznak, melyeket a egyszerűen nem lehet javítani. Ezért is fontos, hogy ha ilyen készülék vásárlására adja a fejét valaki, ne az ár legyen az első és legfontosabb szempont. Hisz ismerjük a mondást: olcsó húsnak…

A másik, az előzőből adódódik. Ezek a készülékek bonyolultabbak, összetettebbek, tehát drágábbak, mint az elődjük. Viszont, ha figyelembe vesszük a kisebb méretet és az elektronikus vezérlés által biztosított könnyebb kezelhetőséget, jobb hatásfokot, a mérleg még mindig a pozitív irányba billen el.
Nézzünk egy kicsit a belsejébe, mitől is jobb ez a készülék, mint a hagyományos hegesztőtrafó!

A hagyományos hegesztőkészülékek a bejövő hálózati feszültséget egy transzformátor segítségével alakítja át úgy, hogy a hegesztéshez szükséges áramerőség biztosítva legyen. Bizonyos típusoknál az így keletkező áramot egyenirányítják, majd így vezetik a munkadarabhoz és az elektródafogóhoz. Az anyagminőséghez és vastagsághoz tartozó áramerőséget, a fokozatkapcsoló segítségével kapcsolt primer tekercsekkel, vagy a vasmagban lévő járom mozgatásával lehet szabályozni. A technológia nagy hátránya, hogy a hegesztés közben nincs lehetőség a beállított hegesztési áramerősségen változtatni.

Korszerű, félvezetős áramforrásokkal ellátott inverteres hegesztőkre jellemző, hogy hegesztés közbeni változásokat a készülék érzékeli, és az előre beállított értékekhez képest menet közben változtatja az áramerősséget, feszültséget. Ezeknél a készülékeknél a hegesztőpálca kevésbé hajlamos a letapadásra, és ha le is tapad, könnyebb leválasztani a munkadarabról, illetve könnyebb begyújtani az ívet.

Az inverteres hegesztőben először a hálózati feszültséget diódák egyenárammá alakítják, majd a félvezető elemekből felépített frekvenciaváltó 20...100 kHz közötti lüktetőfeszültséggé alakítja át. Ezt a feszültséget középfrekvenciás transzformátor csökkenti a megfelelő kis értékre. A transzformátor szekunder tekercséhez csatlakozik a diódás egyenirányító, ill. a simító fojtótekercs, amely a hegesztéshez szükséges egyenfeszültséget adja. A rendszer hatásfoka a többszöri energiaátalakítás ellenére is jobb, mint a hagyományos hegesztőtranszformátoroké.

Ívhegesztő készülékek (és nem csak az inverteres hegesztők) fontos jellemzője a bekapcsolási idő. X-szel vagy Bi-vel is szokták jelölni, és százalékban adják meg. A gyártó ezzel határozza meg, hogy az adott áramerősségnél mennyi ideig üzemelhet folyamatosan a készülék károsodása nélkül. Ha például az van írva, hogy X= 60%, 95 A-en; ez úgy értendő, hogy az adott áramerősségen 6 percig használható folyamatosan a hegesztő, majd utána 4 perc hűtés következik. Mivel a bevonatos elektródával történő hegesztés amúgy is szakaszos üzem, a készülék a pálca cseréjekor és salakoláskor is tud hűlni. Viszont azt is figyelembe kell venni, hogy magas környezeti hőmérséklet, vagy a tűző napsütés rontja a hűtés hatásfokát, így a bekapcsolási idők is lerövidülnek. A piacon kapható inverteres hegesztők többsége el van látva túlmelegedés védelemmel. Ilyen esetben egy lámpa jelzi a túlmelegedést. Ekkor nem szabad kikapcsolni a készüléket, hisz a benne lévő ventilátor hűti az alkatrészeket.

Az inverteres hegesztőkészülékek előnye, hogy az áramerősség az anyagvastagságnak megfelelően fokozatmentesen beállítható, sőt az üzem közbeni változásokat figyelembe véve, a készülék bizonyos tartományon belül automatikusan szabályozza az áramerősséget. Ezt hívják Arc Force funkciónak. Amennyiben az ív megrövidül (az elektróda tapad), a hegesztő berendezés megnöveli az áramerősséget, és az elektróda felizzik. Ellenkező esetben, amikor az ív túl hosszú, a hegesztő berendezés csökkenti az áramerősséget, a hegesztőnek pedig lesz ideje az elektródát a hegesztendő munkadarabhoz közelíteni, anélkül, hogy az ív kialudna.

Előfordulhat, hogy az elektróda mégis letapad. Ebben az esetben a készülék ugrásszerűen a minimumra csökkenti a hegesztőáramot. Az elektróda így nem izzik fel, hanem lehűl, és könnyen le lehet választani a hegesztett munkadarabról, anélkül, hogy ki kellene venni a fogóból. Ez az Anti Stick funkció.
Inverteres hegesztők másik közös jellemzője a könnyű ívgyújtás. Nem kell hosszú másodpercekig harkály módjára kopácsolni, hisz az elektronika megkönnyíti az ív begyújtását. Ilyenkor a beállítotthoz képest mintegy 30 százalékkal megnöveli a gyújtóáramot. Az ív sikeres begyújtása után az áramerősség visszaáll a hegesztő által beállított értékre. (Hot Start funkció.)

Milyen hegesztőkészüléket válasszunk?

Bár a hagyományos hegesztőkészülékek olcsóbbak, de az inverteres hegesztőkészülékeknek számos előnye van. Ilyenek például:

• Szinte minden fajta elektróda leolvasz­tására alkalmas (rutilos, bázikus, cellulóz, rozsdamentes acél, ötvözött acél stb.).
• Könnyen hordozható, kis méretének és tömegének köszönhetően.
• Stabil hegesztőáram.
• Kisebb teljesítményfelvétel azonos he­gesztőáramnál, a kb. 30%-kal jobb hatásfok által.
• Könnyű ívgyújtás, stabil ív a beépített hegesztést könnyítő elektronikának köszönhetően.
• A munkafolyamathoz és az anyaghoz illeszkedően fokozatmentes áramerősség-állítási lehetőség.

Hegesztő berendezések közt is sok fajta típus és nagyság kapható a kereskedelemben. Kiválasztáskor célszerű figyelembe venni a hegesztendő acél vastagságát, a hegesztés gyakoriságát, és a gazdaságossági szempontokat is. A hegesztendő anyag vastagsága és minősége, a hegesztés pozíciója alapján választható ki a szükséges elektróda. Erről lejjebb részletesebb leírás található.
A bevonat elektródás hegesztés jellegzetessége, hogy a pálcacsere és salakolás következtében nem lehet folyamatosan hegeszteni. Ezt a technológiát elsősorban karbantartási és helyszíni munkáknál alkalmazzák. Viszont itt is fontos tényező a fentebb említet bekapcsolási idő.

Olyan, megbízható márkájú, de reális áru hegesztőkészüléket kell választani, melynél a legtöbbet használt elektróda átmérőhöz tartozó áramerősségen a bekapcsolási idő még elegendő ahhoz, hogy a készülék hosszabb üzemeltetés során se melegedjen túl. Ennek meghatározásakor figyelembe kell venni a környezeti hőmérsékletet is. Például, ha legtöbbször 2 mm átmérőjű elektródával akarunk hegeszteni, akkor ahhoz 80 A áramerőség szükséges. Tehát, olyan hegesztő berendezésre van szükség, ami az adott áramerősségnél legalább 60 % bekapcsolási idővel rendelkezik.

Előfordulhat, hogy olyan helyen kell hegeszteni, ahol nincs a közelben hálózati feszültség. Ilyenkor vagy hegesztő áramfejlesztőt, vagy áramfejlesztő és külön hegesztő berendezés kombinációja használatos. Az utóbbi kivitelnek számos előnye van, főleg, ha a inverteres hegesztő berendezést használunk. Mivel az inverteres hegesztő egy külön egység, önállóan is használható olyan helyen, ahol van hálózati áram. Az áramfejlesztő és a különálló hegesztő kombinációja semmivel sem drágább, viszont könnyebb és kisebb. Ebben az esetben a hegesztő kiválasztásakor fontos szempont, hogy a készülék alkalmas legyen áramfejlesztőről történő üzemeltetésre.

Főleg a hagyományos hegesztőtranszformátoroknál szokott előfordulni, hogy a háromfázisú csatlakozó ellenére a hegesztő csak kétfázist használ. Ez problémát szokott okozni áramfejlesztő használatakor. Másik, hasonló problémaforrás, ha egyfázisú hegesztőt, háromfázisú áramfejlesztővel szeretnének üzemeltetni. Ilyen esetben az áramfejlesztő egyfázisú kimenetének maximális teljesítményénél, kisebbnek kell lenni a hegesztő teljesítményének. Tehát, hiába van 6 kVA-es, három fázisú áramfejlesztő, ha egy fázison csak 2 kVA-t teljesít; nem alkalmas hegesztőkészülék üzemeltetésére.

Milyen elektródával hegesszünk?

A hegesztés másik sarkalatos pontja a megfelelő elektróda kiválasztása. A kiválasztásánál figyelembe kell venni, a hegeszteni kívánt anyag minőségét, vastagságát és a hegesztési pozíciót. Az anyagminőséghez való illesztésben sokat segít a gyártók ajánlása, mely szaküzletekben vagy az importőr honlapján elérhető. Például a nagy szilárdságú hegesztésekhez bázikus bevonatot szoktak használni. Viszont a legtöbb esetben szerkezeti acélokat kell egymással összehegeszteni. Erre legmegfelelőbb, a rutilos bevonatú elektróda. A rutilos elektróda könnyen leolvasztható, kevésbé fröcsköl, minden pozícióban hegeszthető és egyszerűbb hegesztőkészülékekhez is jól használható (egyen és váltóáramon).

Másik fontos szempont az elektróda vastagsága, ezt az anyag vastagságához kell igazítani. Vékonyabb lemezek, szelvények hegesztése esetén elmondható, hogy a lemezvastagsággal azonos vagy ahhoz legközelebb álló átmérőjű elektróda szükséges.

Az elektróda átmérője határozza meg a hegesztési áramerősséget. Az elektróda csomagolásán a gyártók feltüntetik a szükséges áramerősséget, de általánosságban elmondható, hogy az átmérőt 40-nel szorozva, megkapjuk a szükséges áramerőséget. Az áramerősséget a hegesztési pozíció is befolyásolhatja, így a pontos értéket mindig az adott körülmények határozzák meg.

Túl nagy áramerőség esetén az elektróda elszíneződik (megbarnul), fröcskölés nyomai láthatók a munkadarabon, és előfordulhat, hogy a munkadarab átég. Alacsony áramerőség esetén nehéz az ívgyújtás, az elektróda „ragad”, a munkadarab nem hevül fel eléggé, ezért a varrat szilárdsága elmarad az elvárttól.

Sokan nem veszik figyelembe, hogy az elektródák nagyon érzékenyek a nedvességre. Nedves, párás környezetben tárolt elektródával nehéz hegeszteni és a varrat minősége is gyengébb lesz, ezért minőségi hegesztések estén külön szárítóberendezést használnak. Ha ez nem oldható meg, ügyeljünk arra, hogy az elektródát mindig meleg, száraz helyen tároljuk.

Védőfelszerelések

A hegesztés veszélyes munkafolyamat. Nem csak az áramütés veszélye miatt, hanem azért is, mert a forró fém és a salak égési sérüléseket okozhat; illetve az erős fény káros a szemre és a bőrre. Ezért fontos megemlíteni a hegesztés során használatos védőfelszereléseket. Ezek használata nélkül akár komoly égés vagy szemsérüléseket lehet szerezni.

Szem és az arc védelmére hegesztőpajzsot kell használni. A mostani, korszerű, automatikusan sötétedő hegesztőpajzsok felszabadítják az egyik kezet, és a hegesztés során keletkező káros gőzöket is távol tartják a légzőszervtől. További előnye, hogy mivel ívgyújtáskor automatikusan sötétedik, majd az ív megszűnése esetén kivilágosodik, az előkészületi munkák és a varrattisztítás során nem kell levenni.

Égési sérülések elkerülése ellen speciális védőkesztyűt és megfelelő munkaruházatot (kötény, lábszárvédő) kell viselni. Ezek védik meg a bőrt a forró felületek érintésekor, és a ráfröccsenő olvadt fémtől és salaktól.
Az ívhegesztés gyakorlatot és kézügyességet kíván. Viszont a korszerű, inverteres hegesztőkészülékek segítségével a kevésbé képzett barkácsoló is egy sokoldalú, gazdaságos, minőségi munkára is alkalmas eszközhöz juthat.