С какой целью применяют импульсно дуговой способ сварки плавящимся электродом
Импульсная сварка: особенности, виды и технология
1 / 1
Содержание:
- Как работает импульсная сварка
- Виды импульсно-дуговой сварки
- Аккумуляторный способ преобразования тока
- Конденсаторное преобразование энергии
- Магнитно-импульсный способ
- Инерционная импульсная сварка
В современном мире всё большую популярность набирает импульсная сварка. Этот бесконтактный способ соединения металлов был впервые применён почти 90 лет назад. Созданный как альтернатива электродуговому методу, он, по сути, является его подвидом.
Отличие состоит в том, что на постоянный сварочный ток с заданной амплитудой накладываются дополнительные импульсы. Эти выплески энергии могут в несколько раз превышать фоновый ток. Формирование шва происходит последовательно капельным способом. Такая методика исключает разбрызгивание металла и позволяет соединять даже тонкий листовой материал без опаски прожечь его насквозь.
Импульсная сварка: как это работает?
Для этого способа сварки необходим сварочный полуавтомат с функцией импульсного режима. Электроды могут быть как плавкими (MIG), так и неплавящимися (TIG). Сам процесс цикличен с последовательным падением капель присадочного материала в сварочную ванну (один импульс – одна капля). Сварочный аппарат трансформирует сетевое напряжение в постоянное и выпрямляет ток, затем с заданной амплитудой увеличивает частоту.
В фоновом режиме подаётся постоянный сварочный ток, задача которого - поддерживать устойчивую дугу. Во время резких скачков нагрузки конец присадочной проволоки плавится. Электродинамические силы истончают шейку образовавшейся капли, и жидкий металл под действием своего веса падает на соединяемые поверхности, формируя шов. Затем сила тока мгновенно падает до дежурного значения. В этот промежуток времени температура в сварочной ванне снижается и металл застывает. Далее процесс повторяется.
Паузы между вспышками можно регулировать настройками аппарата. Это обеспечивает возможность выбора разных режимов сварки и контроль параметров образующегося шва.
Виды импульсно-дуговой сварки
Преобразование тока, в процессе которого создаётся импульс, может достигаться разными способами:
-
аккумуляторным;
-
конденсаторным;
-
электромагнитным;
-
инерционным.
Каждому из них свойственны свои особенности, о которых стоит рассказать подробнее.
Аккумуляторный способ преобразования тока
Сварочные аппараты, поддерживающие такой тип импульсной дуговой сварки, дополнительно оснащены щелочной аккумуляторной батареей. Она генерирует в себе необходимое для импульса количество тока. Специфика такого аккумулятора заключается в низком внутреннем сопротивлении. За счёт этого выдаваемое напряжение может во много раз превышать получаемое. А короткие замыкания, нужные для возникновения импульсов, быстро нейтрализуются.
Пока аккумуляторное преобразование тока применяется не слишком широко. Основная причина недостаточной популярности – громоздкость конструкции. Но метод удобный и перспективный, поэтому ведутся активные разработки по его совершенствованию.
Конденсаторное преобразование энергии
На этой технологии было основано появление самых первых аппаратов для импульсной сварки. Она уходит корнями в 30-е годы прошлого столетия.
Здесь импульс возникает за счёт мощного разряда, выдаваемого конденсаторной батареей. При этом максимальное значение тока может превышать отметку в 100 тыс. ампер. Импульсные агрегаты позволяют точно дозировать электроэнергию, нужную для скачка напряжения. Большой диапазон выдаваемой силы тока позволяет настроить аппарат под максимально подходящие для сварочного процесса значения.
Область применения ограничивается сечением свариваемых изделий. При этом толщина одной из деталей не должна превышать возможности аппарата, а другая, привариваемая к ней, может иметь любую толщину. Поэтому на заре появления конденсаторного метода его использовали для соединения листового металла и приваривания к нему различного крепежа. Сейчас конденсаторная импульсная сварка широко применяется в производстве электроники и в приборостроении, там, где важна максимальная точность. Метод идеально подходит для сварки нержавейки и алюминия.
Магнитно-импульсный способ
Оборудование для сварки магнитно-импульсным способом работает на принципе преобразования электрической энергии в механическую. При этом возникает магнитное поле, соединяющее детали под действием высокого давления. Большая сила сжатия и температура создают сварочный шов. В основе процесса лежат электромеханические свойства вихревого тока.
Процесс происходит так: первая деталь закрепляется неподвижно, а вторую перемещает электромагнитное поле, которое генерируется сварочным аппаратом. Когда заготовки сближаются, возникает скрепляющая их сварочная дуга.
Магнитно-импульсный способ широко применяются машиностроительными производствами. Он позволяет сваривать трубчатые детали друг с другом или с плоскими поверхностями, а также соединять листовой металл по контурам. В быту или на малых предприятиях магнитно-импульсная сварка применяется крайне редко. Процесс настройки и технология сложны, а оборудование быстро изнашивается.
Инерционная импульсная сварка
Генератор такого сварочного устройства имеет мощный маховик, который раскручивается электродвигателем. В процессе раскручивания накапливается необходимое значение кинетической энергии. В момент снижения скорости вращения, возникает инерционный резонанс и трансформируется в импульс сварочного тока. В качестве сварочного аппарата служит импульсный инвертор.
Технология импульсной сварки
Для импульсной сварки используются аппараты инверторного типа. Чтобы расплавленный металл не контактировал с воздухом, в область сварочной ванны подаётся защитный газ. Благодаря этому металл не вступает в реакцию с кислородом и не окисляется.
Суть импульсно-дуговой сварки заключается в контролируемом переносе металла с присадочной проволоки или плавкого электрода на стык свариваемых поверхностей. Процесс протекает циклично:
-
Сила тока резко увеличивается. Основной материал плавится, образуя точечную сварочную ванну.
-
Происходит уменьшение силы тока. Металл остывает, начинает затвердевать от краёв к центру шва.
-
Происходит повторение цикла.
Шов получается ровным и качественным. Его не приходится зачищать от окислов и застывших брызг. Каждый импульс переносит в сварочную ванну только одну каплю присадочного материала. При этом его параметры легко менять. Частота тока может варьироваться от 0,5 до 300 Герц.
Алгоритм импульсной сварки
Некоторые современные инверторы имеют синергетический (импульсный) режим работы. В процессе сварки сила и напряжение тока с заданным ритмом меняются от нижнего значения к верхнему. Для настройки импульсной частоты доступен диапазон от 0,5 до 300 Гц. С её увеличением сужается дуга и уменьшается размер зёрен, шов получается более узким, увеличивается глубина проварки. Снижение частоты позволяет лучше контролировать процесс.
Синергетический режим даёт шов, образованный соединёнными внахлёстку точками. Сварочная ванна получается меньшего размера, чем в случае с постоянным током, но её глубины хватает для обеспечения хорошего провара. Максимальный эффект достигается при достаточной разнице температур между импульсом и фоновым током.
Настройка алгоритма происходит изменением величин тока импульса и паузы и их продолжительности. Фоновый ток выбирается меньшего значения, чем минимально рекомендованный для плавки свариваемого металла. Во время паузы между вспышками сварочная ванна должна успеть остыть и кристаллизоваться. А величина тока импульса должна обеспечивать оптимальное плавление. При этом следует учитывать свойства свариваемого материала.
Преимущества
Плюсов у импульсно-дугового метода много:
-
Качественный плотно сформированный сварочный шов, который не приходится впоследствии зачищать.
-
Варить можно любой металл, включая алюминий и нержавеющую сталь. Более того, таким способом можно соединять между собой разные по химическому составу сплавы.
-
Для работы потребуется минимальное количество дополнительного оборудования.
-
Дугу и форму сварочной ванны легко контролировать.
Этому способствует и то, что рабочую зону не заволакивает дымом.
-
Металл капает на шов направленно, нет разбрызгивания, экономится присадочный материал.
-
Тепловложение значительно ниже, чем при обычной сварке. Детали не деформируются под действием высокой температуры. Можно работать даже с тонкой листовой сталью без риска её прожечь.
-
От сварщика не требуется высокая квалификация, красивый «чешуйчатый» шов может получиться даже у новичка.
Недостатки
Считается, что метод импульсной сварки узкоспециализирован. В режиме ТИГ производительность не так высока, как хотелось бы, а при МИГ-сварке предъявляются высокие требования к защитным газам. К тому же необходимое дополнительное оборудование делает покупку более затратной.
Преобразователь энергии в импульсном режиме склонен к перегреву. Поэтому во время активной работы стоит задуматься о дополнительном охлаждении. Этот же факт исключает возможность непрерывной работы с большими объёмами.
Консервативные сварщики критикуют импульсный метод за то, что параметры сварочной ванны задаются настройками на аппарате, нет возможности полноценно чувствовать процесс. Хотя это дело индивидуальной привычки.
Ещё одной причиной недовольства может стать необходимость подбора режимов под каждый конкретный случай. Но современные сварочные аппараты могут быть оснащены множеством готовых программ, подходящих для разных задач.
Сфера применения
Импульсная аргонодуговая сварка незаменима в тех случаях, когда приходится вести шов вертикально или в перевёрнутом (потолочном) состоянии, когда мешает сила притяжения. Дома или в небольших мастерских бывает, что свариваемые металлы не блещут качеством, если добавить в процесс импульсы – работать станет проще.
Изначально импульсная сварка в среде аргона создавалась для работы с нержавеющей сталью и с этой задачей она справляется как нельзя лучше. Этим же способом можно успешно варить алюминий. Но особенно ценно то, что импульсно-дуговой метод позволяет соединять между собой разные виды цветных металлов и стали с отличающимся химическим составом. Толщина материалов, с которыми можно работать, составляет от 0,5 до 50 мм.
Аппараты для импульсной сварки
В интернете много информации о том, как своими руками собрать аппарат для сварки импульсным током. Обладая соответствующими знаниями, сделать это не сложно. Но функционал и возможности такой техники будут посредственными. Цена запчастей и затраченное время вряд ли оправдаются в полной мере.
Гораздо выгодней купить универсальный сварочный инвертор, позволяющий работать как с постоянным током, так и с импульсным. К таким агрегатам относится установка аргонодуговой сварки КЕДР MULTITIG-2000P DC. Его функционал позволяет решать даже сложные задачи. Это универсальный аппарат, подходящий для сварки всех типов материалов – от легированной стали до алюминия, нержавейки, никеля и титана. При этом компактный размер позволяет использовать его в труднодоступных местах и на высоте.
Режим импульсного тока: нюансы настройки сварочного аппарата
Рассмотрим выбор режимов на примере вышеупомянутого аппарата аргонодуговой сварки КЕДР MultiTIG-2000P DC. Аппарат имеет широкий выбор настроек, подходящих как для новичка, так и для профессионала. Настройка выполняется регулятором, расположенным на панели управления. Режим импульсной TIG-сварки позволяет менять параметры пикового и базового тока, баланса и частоты импульса.
Настройкой импульсного и фонового тока задают амплитуду колебаний напряжения в процессе аргоновой ТИГ-сварки в пределах от 5 до 200 Ампер. Это позволяет контролировать тепловложение и глубину проплавления.
Баланс импульса – это соотношение длительности импульсного и базового тока. Он также влияет на величину тепловложения в основной металл. Регулируется в пределах от 5 до 95 %.
Частота импульса напрямую влияет на скорость работы и глубину проплавления. Пределы регулировки от 0,5 до 200 Гц.
Стоит ли осваивать метод импульсной сварки? Если вы используете сварочный аппарат для бытовых нужд пару раз в год, то возможно в этом нет нужды. Во всех остальных случаях — однозначно да. Сегодня это один из самых перспективных методов. Импульсную сварку всё чаще используют в мастерских, автосервисах и на небольших производствах. При работе с тонкостенными металлами, а так же там, где необходимо накладывать вертикальные и потолочные швы — это самый оптимальный выбор.
Аргонодуговая сварка
Контакты Поиск по сайту
Россия, г. Петропавловск-Камчатский, проспект Победы, 2/5 г. Елизово ул. Магистральная 8а к1. р-он Кольца Телефон: Петропавловск-Камчатский +7 (4152) 49-34-33 WhatsApp +79098904703 Елизово +7 (4152) 33-73-83 Сервисный Центр 8(9638) 315-063 E-mail: [email protected]
| Дуговая сварка, при которой в качестве защитного газа используется аргон. Применяют аргонодуговую сварку неплавящимся вольфрамовым и плавящимся электродами. Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом может быть ручной и автоматической. Сварка возможна без подачи и с подачей присадочной проволоки. Этот процесс предназначен главным образом для металлов толщиной менее 3—4 мм. Большинство металлов сваривают на постоянном токе прямой полярности. Сварку алюминия, магния и бериллия ведут на переменном токе. При прямой полярности (плюс на изделии, минус на электроде) лучше условия термоэлектронной эмиссии, выше стойкость вольфрамового электрода и допускаемый предельный ток. Допускаемый ток при использовании вольфрамового электрода диаметром 3 мм составляет ориентировочно при прямой полярности 140"—280 А, обратной — только 2—4 А, при переменном токе — промежуточное значение lit—16 А. При обратной полярности возрастает напряжение дуги, уменьшается устойчивость ее горения, резко уменьшается стойкость электрода, повышаются его нагрев и расход. Эти особенности дуги обратной полярности делают ее непригодной для непосредственного применения в сварочном процессе. Однако дуга обратной полярности обладает важным технологическим свойством: при ее действии с поверхности свариваемого металла удаляются окислы и загрязнения. Это явление объясняется тем, что при обратной полярности поверхность металла бомбардируется тяжелыми положительными ионами аргона, которые, перемещаясь под действием электрического поля от плюса (электрод) к минусу (изделие), разрушают окисные пленки на свариваемом металле, а выходящие с катода (поверхности изделия) электроны способствуют удалению разрушенных окисных пленок. Этот процесс удаления окислов называется катодным распылением. Технология аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом. Характерная циклограмма процесса аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом. На циклограмме показано изменение основных параметров процесса ручной сварки: сварочного тока /св, напряжения дуги f/a, скорости подачи присадочной проволоки, скорости сварки, расхода аргона Qr и дополнительного параметра — напряжения осциллятора в течение цикла сварки t. Глубина проплавления достигает 10— 12 мм и выше, расход аргона в сопло горелки составляет 15—20 л/мин, в приставку для защиты остывающего шва 15—30 л/мин и на обратную сторону шва 6—10 л/мин. Сварка с применением флюса. Нанесение на поверхность свариваемого металла слоя флюса не большой толщины (0,2—0,5 мм), состоящего из соединений фтора, хлора и некоторых окислов, способствует повышению сосредоточенности теплового потока в пятне нагрева и увеличению проплавляющей способности дуги. При этом благодаря концентрации тепловой энергии повышается эффективность проплавления и снижаются затраты погонной энергии при сварке. Сварка при повышенном давлении защитной атмосферы. Мощность дуги возрастает с увеличением давления защитной атмосферы при неизменном токе и длине дуги. Дуга при этом сжимается, благодаря чему увеличивается ее проплавляющая способность примерно на 25—60%. Сплошной шов получается расплавлением отдельных точек с определенным перекрытием. Повторные возбуждения и устойчивость дуги обеспечиваются благодаря горению маломощной дежурной дуги (10—15% от силы тока в импульсе). Наряду с силой тока, напряжением, скоростью сварки к основным параметрам импульсно-дуговой сварки относятся длительность импульса и паузы, длительность цикла сварки t=tCB+tn и шаг точек где vcb — скорость сварки. Отношение называется жесткостью режима. Жесткость режима при заданной энергии импульса и длительности цикла характеризует проплавляющую способность дуги.
|
Что такое дуговая сварка? - Типы определений и процессов
Браузер не поддерживает сценарий.
Дуговая сварка — это тип сварочного процесса, в котором электрическая дуга создает тепло для расплавления и соединения металлов. Источник питания создает электрическую дугу между плавящимся или неплавящимся электродом и основным материалом с помощью постоянного (DC) или переменного (AC) тока.
Эта статья является одной из серии часто задаваемых вопросов TWI.
Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна помощь, напишите нам, чтобы получить консультацию специалиста:
Как это работает?
Дуговая сварка — это процесс сварки плавлением, используемый для соединения металлов. Электрическая дуга от источника питания переменного или постоянного тока создает сильное тепло около 6500 ° F , которое расплавляет металл в месте соединения двух заготовок.
Дуга может направляться вручную или механически вдоль линии соединения, в то время как электрод либо просто проводит ток, либо проводит ток и в то же время плавится в сварочной ванне, чтобы подавать присадочный металл к соединению.
Поскольку металлы химически реагируют с кислородом и азотом в воздухе при нагревании дугой до высоких температур, используется защитный защитный газ или шлак, чтобы свести к минимуму контакт расплавленного металла с воздухом. После охлаждения расплавленные металлы затвердевают, образуя металлическую связь.
Какие существуют типы дуговой сварки?
Этот процесс можно разделить на два разных типа; плавящимся и неплавящимся электродами.
Методы с расходуемым электродом
Сварка металлов в среде инертного газа (MIG) и сварка металлов в среде активного газа (MAG)
Также известная как Дуговая сварка металлическим газом (GMAW) , в которой используется защитный газ для защиты основных металлов от загрязнения.
Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (SMAW)
Также известна как ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA или MMAW) , дуговая сварка под флюсом или сварка электродом стержень (электрод с флюсовым покрытием) и заготовка, и стержень, и поверхность заготовки расплавляются, образуя сварочную ванну. При одновременном расплавлении флюсового покрытия на стержне образуется газ и шлак, защищающий сварочную ванну от окружающей атмосферы. Это универсальный процесс, идеально подходящий для соединения черных и цветных металлов различной толщины во всех положениях.
Дуговая сварка с флюсовой проволокой (FCAW)
Созданная в качестве альтернативы SMAW, FCAW использует расходуемый порошковый электрод с непрерывной подачей и источник питания постоянного напряжения, который обеспечивает постоянную длину дуги. В этом процессе используется либо защитный газ, либо только газ, создаваемый флюсом, для обеспечения защиты от загрязнения.
Дуговая сварка под флюсом (SAW)
Часто используемый процесс с непрерывной подачей расходуемого электрода и слоем плавкого флюса, который становится проводящим при расплавлении, обеспечивая путь тока между деталью и электродом. Флюс также помогает предотвратить брызги и искры, а также подавляет дым и ультрафиолетовое излучение.
Электрошлаковая сварка (ЭШС)
Вертикальный процесс, используемый для сварки толстых листов (более 25 мм) за один проход. ESW полагается на электрическую дугу, которая начинается до того, как добавление флюса погасит дугу. Флюс плавится по мере того, как расходуемая проволока подается в ванну расплава, в результате чего на поверхности ванны образуется расплавленный шлак. Тепло для расплавления кромок проволоки и пластины вырабатывается за счет сопротивления расплавленного шлака прохождению электрического тока. Два медных башмака с водяным охлаждением следят за ходом процесса и предотвращают вытекание расплавленного шлака.
Дуговая сварка шпилек (SW)
Подобно сварке оплавлением, SW соединяет гайку или крепеж, обычно с фланцем с выступами, которые плавятся, образуя соединение, с другим металлическим элементом.
Методы неплавящегося электрода
Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG)
защитить сварной шов и сварочную ванну от атмосферного загрязнения.
Плазменно-дуговая сварка (PAW)
Подобно TIG, PAW использует электрическую дугу между неплавящимся электродом и анодом, которые расположены внутри корпуса горелки. Электрическая дуга используется для ионизации газа в горелке и создания плазмы, которая затем проталкивается через тонкое отверстие в аноде и достигает опорной плиты. Таким образом плазма отделяется от защитного газа.
Сварка МИГ | Дуговая сварка | Основы автоматизированной сварки
На этой странице представлены сведения о сварке МИГ, рассмотрены типы сварки МИГ, отличия от сварки МАГ, особенности сварочных аппаратов и методов сварки. На этой странице также объясняется метод низкочастотной импульсной сварки с наложением, используемый в производстве автомобилей и мотоциклов.
Сварка MIG (металл в среде инертного газа) — еще один метод дуговой сварки. Как и при сварке TIG, в качестве защитного газа используется инертный газ, но сварка MIG — это тип сварки плавящимся электродом, в котором используется разрядный электрод, плавящийся во время сварки.
Этот процесс обычно используется для соединения деталей из нержавеющей стали или алюминиевого сплава. В зависимости от свариваемого металла следует использовать соответствующий тип защитного газа.
В качестве электрода используется спиральная сварочная проволока. Свернутая проволока прикреплена к блоку подачи проволоки и автоматически направляется на наконечник горелки с помощью подающего ролика, который приводится в действие электродвигателем. Провод находится под напряжением, когда он проходит через контактный наконечник. Между проволокой и основным материалом зажигается дуга, которая одновременно расплавляет проволоку и основной материал для их сварки. Во время процесса защитный газ подается через сопло в зону сварки и ее окрестности, чтобы защитить дугу и сварочную ванну от атмосферы.
- Ar газ или
Ar + 2% O 2 газ - Электрод из сплошной проволоки
Полуавтоматический сварочный аппарат MIG в основном состоит из следующего:
- Сварочный источник питания
- Блок подачи проволоки
- Сварочная горелка
- Газовый баллон
Конфигурация почти такая же, как и у аппарата для сварки MAG, за исключением некоторых усовершенствований, добавленных к блоку подачи проволоки. Поскольку сварка MIG часто используется для сварки алюминия, необходимо усовершенствовать устройство подачи проволоки, чтобы обеспечить стабильную подачу проволоки из мягкого алюминия (четырехвалковая система).
- Газовый баллон
- Регулятор расхода газа
- Сварочный источник питания
- Блок подачи проволоки
- Блок дистанционного управления
- Сварочная горелка
Сварку МИГ можно классифицировать в соответствии с использованием переменного или постоянного тока, импульсного или неимпульсного тока.
Импульс | Метод сварки | |
---|---|---|
Постоянный ток (DC) | № | Сварка MIG короткой дугой |
Сварка MIG распылением | ||
Сварка MIG на сильном токе | ||
Да | Импульсная сварка МИГ | |
Низкочастотная импульсная сварка MIG с наложением | ||
Переменный ток (AC) | Да | Импульсная сварка MIG на переменном токе |
Низкочастотная сварка MIG импульсным переменным током с наложением | ||
DC + AC | Да | Композитная импульсная сварка МИГ переменным и постоянным током |
Сварка MIG с короткой дугой — это метод сварки, в котором используется явление переноса короткого замыкания (короткая дуга). Он часто используется в полуавтоматических системах, предназначенных для тонких листов, из-за низкого тепловложения в основной материал. Сварка MAG с использованием короткой дуги обычно используется для сварки листов средней толщины в вынужденных положениях. При сварке МИГ такие детали часто сваривают импульсной сваркой МИГ.
Сварка MIG со струйным распылением — это процесс, при котором сварочный ток устанавливается выше критического тока, чтобы установить более высокое напряжение дуги. В нем используется явление переноса распылением, при котором расплавленный наполнительный материал испаряется. Когда алюминиевая заготовка сваривается таким образом, что не образуются брызги, может возникнуть непровар или другие дефекты сварки. Чтобы предотвратить эту проблему, необходимо немного уменьшить напряжение дуги, чтобы обеспечить возможность сварки в режиме переноса небольшого факела. Распылительная сварка MIG больше не используется, потому что импульсная сварка MIG, которая может обрабатывать заготовки от малой до средней толщины, стала обычным явлением.
При сварке MIG с большим током используется сварочная проволока большого диаметра (примерно от 3,2 до 5,6 мм). Сварочная система включает в себя сварочную горелку с соплом с двойным защитным газом и источник питания с постоянной характеристикой тока с номинальным выходным током около 1000 А.
Сварка МИГ с использованием постоянного и импульсного тока также называется обычной импульсной сваркой МИГ.
Основной принцип такой же, как у импульсной сварки MAG.
Этот метод сварки пропускает небольшой базовый ток для поддержания дуги и импульсного тока, превышающего критический ток, попеременно, чтобы позволить каплям распыления переноситься с проволоки, даже когда средний ток падает ниже критического тока. Они обеспечивают эффективную и качественную сварку тонких и толстых листов.
Низкочастотная импульсная сварка MIG с наложением — это метод, разработанный на основе импульсной сварки MIG для получения высококачественной сварки алюминиевых заготовок. Поскольку этот процесс может создавать красивые чешуйчатые валики, его используют для сварки тонких алюминиевых пластин для автомобилей или мотоциклов.