+7 (495) 963-96-25

+7 (495) 964-16-58

Когда не горит дуга– горят ваши деньги

личный кабинет

корзина 0 товаров

Сварка алюминия. Часть 7ая - Pulse

07.05.2015

Синергетическая импульсная 1- MIG сварка

Применение импульсного режима синергетической сварки 1-MIG помогает решать следующие задачи:

  • уменьшение тепловложения в изделие и тем самым значительное снижение коробления конструкции;
  • малое тепловложение позволяет сваривать достаточно тонкий металл, например толщины 0,5 мм, а при достаточном навыке сварки алюминия и тоньше;
  • получить поверхность сварного шва малой чешуйтости, т.е. иметь лучший товарный вид.

Указанные преимущества конечно относятся ко всем свариваемым металлам. Но специальные требования при сварке алюминия, особенно для получения качественных сварных швов, в том числе и ответственных изделий, очень хорошо решаются при применении импульсной сварки MIG. Сварочные программы, имеющиеся в памяти аппаратов, оптимизированы согласно специальных требований, встречающихся при сварке алюминия. Это касается в первую очередь горения сварочной дуги, особенно в начале и конце сварного шва, а также удаления брызг от плавления сварочной проволоки. Импульсные параметры источника питания изменяются автоматически в зависимости от скорости подачи сварочной проволоки, позволяя регулировку мощности одной кнопкой.

Импульсная сварка позволяет избежать следующие широко распространённые дефекты:

- дефекты начала сварного шва

Чтобы избежать образование дефектов в начале сварного шва, получающиеся в результате зажигания сварочной дуги на холодной части заготовки, нужно при сварке алюминия использовать функцию горячего старта (HotStart). Функция HotStart применяется для материалов с высокой теплопроводностью, особенно таких как алюминий. Этим начальные значения параметров сварки повышаются до собственно сварочных параметров.

migPulse1.png  

Начальное место сварки нагревается быстрее, что позволяет избежать дефектов сварного шва.

При сварке толщин менее 1,0 мм, чтобы избежать прожог, следует включить дополнительную функцию мягкого старта (SoftStart).

migPulse2.png

Замедление подачи сварочной проволоки в начале сварки (CreepStart) способствует стабильному зажиганию электрической дуги, при этом проволока подаётся к изделию с замедленной скоростью. После зажигания электрической дуги скорость подачи сварочной проволоки возвращается к нормальной (заданной).

- конечный кратер

Из-за высокой склонности сварочной ванны на алюминии к образованию усадочной раковины в конце сварочного валика легко образуется кратер. Функция заварки кратера (CraterFillили Crater Level) уменьшает эту тенденцию за счёт контролируемого уменьшения сварочных значений, при чём усадочные раковины заполняются прежде чем может появиться кратер.

migPulse3.png

- поры

Главная проблема при сварке алюминия является порообразование, которые можно уменьшить с помощью импульсного MIG(Pulse) и особенно двойного импульса (DoublePulse). При этом дополнительно во время импульсной сварки на расплавленную ванну действует две различные сварочные мощности, которые перемешивают расплав, так что поры успевают удалиться из расплавленной ванны. Более подробно в разделе двойной импульсной сварки будет рассмотрено его действие на сварку алюминия.

- провар

Импульс, а особенно двойной импульс помогает также контролировать провар, т.к. кристаллизация происходит при незначительной сварочной мощности. При увеличении мощности увеличивается провар, также можно контролировать при соответствующей регулировке параметров импульсной сварки или с применением двойного импульса, частоты и амплитуды.

На сегодняшний день в программе фирмы KemppiOYимеются следующие сварочные аппараты обеспечивающие импульсную сварку методом 1-MIG: FastMigPulsecпроволокоподающими устройствами MXF-63, MXF-65, MXF-67 cпанелями управления PF-63 и PF-65; FastMigX с проволокоподающими устройствами MXP-37 и MXP-38.

Врукопашную выставить режимы импульсной сварки чрезвычайно сложно, т.к. требуется регулировка целого ряда параметров. Это может сделать не каждый квалифицированный сварщик, наладчик или оператор. Поэтому наличие в памяти аппарата синергетических функций для импульсной сварки очень сильно облегчает работу по наладке аппарата. Ведь требуется внести только те данные и сделать те же регулировки, которые указаны в предыдущем разделе.

НА диаграмме показан пример импульсных синергетических параметров для сварки алюминия  проволокой AlSi5 диаметром 1,2 мм в аргоне. Сварочный аппарат с возможностью импульсной сварки должен иметь запас по сварочному току по сравнению со сваркой 1-MIG примерно в 1,5 раза выше. При выборе источника питания для сварки в импульсном режиме следует об этом помнить.

migPulse4.png

Двойной синергетический импульсный MIG

Применение двойного импульсного режима при сварке на синергетическом режиме 1-MIGреализовано на сегодняшний день на сварочных аппаратах ProEvolutioncпанелью управления MXEи на FastMigPulse. Для сварщиков стало большим подспорьем, когда специалисты фирмы KemppiOY, Финляндия в 2002 г. выпустили на рынок панель управления MXE, дающую возможность выставлять на сварочном аппарате ProEvolution синергетическую сварку 1-MIG, импульсную синергетическую сварку, а также включать функцию двойных импульсов простым нажатием одной кнопки. Но надо также помнить, что функция двойных импульсов работает только при сварке MIG в импульсном режиме.

Несколько слов о различиях между обычной импульсной сваркой и сваркой с использованием двойного импульса.

При импульсной сварке сварочный ток изменяется с желаемой частотой между выходным и пиковым значением тока. При этом протекающий ток управляется двадцатью параметрами, которые регулируют импульсный ток и поддерживают стабильное горение электрической дуги.  Минимальный сварочный ток выбирается так, чтобы электрическая дуга не могла выйти за два импульсных значения тока; во время пикового значения тока отделяется капля от присадочной проволоки без того, чтобы произошло короткое замыкание. Импульсная частота лежит в нормальном диапазоне между 50 и 250 Гц. Для облегчения, в памяти сварочного аппарата имеются вызываемые собственные программы для различных материалов, толщин, диаметров сварочной проволоки и защитных газов, так что оператору нужно определить, кроме названных выше устанавливаемых значений, и точно выставить скорость подачи сварочной проволоки и длину электрической дуги. Импульсный способ сварки используется для соединения тонких материалов, т.к. он незначительно ограничивает сварочную температуру и энергетические затраты. Тем самым можно избежать прожога и перегрева листов, в итоге деформации незначительные, и также избежать потока брызг присадочного материала из-за воздействия импульсов. Также сварочная ванна легко контролируется, например, при сварке в различных пространственных положениях. При двойных импульсах, как сварочный ток, так и скорость подачи присадочной проволоки пошагово совпадают.

migPulse5.png

Кроме пульсаций сварочного тока с установленной частотой между минимальными и максимальными значениями нормального импульса на рисунке иллюстрируется дополнительно другие параметры. Частота, то есть относительная частота, с которой изменяется в сторону повышения в секунду, может выбираться в диапазоне: для ProEvolutionна панели MXE -  от 0,1 до 3 Гц; для KempactPulse-3000 -  от 0,3 до 8,0 Гц; для FastMigPulse-450 – 0,4 до 8,0 Гц. На рисунке имеет место это двойное повышение. Одновременно возрастает напряжение. Энергия электрической дуги следовательно увеличивается в процессе фазы двойного импульса по сравнению с уровнем нормальной импульсной сварки, при чём также повышается мощность плавления. Для традиционной импульсной сварки подача проволоки устанавливается на желаемое значение и выполняется сварка. При сварке двойным импульсом задаётся  дополнительно скорость подачи проволоки (например 10 м/мин), а также амплитуда её изменения. Амплитуда определяется минимальным и максимальным значениями скорости подачи сварочной проволоки во время двойного импульса. В качестве примера на рисунке дана базовая скорость подачи проволоки, равная 10 м/мин, и выбранная для этого случая амплитуда, равная 2 м/мин, так что скорость подачи проволоки во время сварки варьируется между 8 м/мин и 12 м/мин, и возникает эффект качания подачи проволоки. В результате поверхность сварного шва напоминает качество поверхности шва, полученного при  сварке методом TIG, и представлена на рисунке.

migPulse6.png

Угловой сварной шов листа толщиной 1,5 мм, полученный при сварке с двойным импульсом. Внешний вид шва напоминает валик полученный при сварке методом TIG.

Пояснения:

  1. Двойной импульсный MIG – импульсный способ сварки, при котором пошагово изменяется сварочный ток электрической дуги. Это появляется в результате вариации скорости подачи сварочной проволоки и уровня импульсной сварки.
  2. Амплитуда, м/мин – Исходное значение скорости подачи сварочной проволоки и ± изменение скорости подачи проволоки. Например, величина подачи LS11 м/мин означает, что амплитуда 2,5 даёт изменение скорости подачи при сварке от 8,5 до 13,5 м/мин.
  3. Частота, Гц – число повышение фазы импульса за секунду.

Применение двойного импульса при сварке алюминия.

Цель в развитии источников питания, обеспечивающих получение двойного импульса, состоит в том, чтобы облегчить использование и оптимизирование преимуществ импульсной сварки при выполнении сварочных работ, а также улучшить качество сварного шва. Задача при сварке алюминия заключается в получении свободного от дефектов сварного шва и улучшении внешнего вида. Часто желательно получить внешний вид валика при сварке тонкого материала. Как при сварке методом TIG, например, при изготовлении велосипедов или мебели.

Наиболее  часто встречающиеся дефекты при промышленной сварке алюминия это наличие пор в сварном шве и непосредственно дефекты, такие как подрезы и трещины в конце сварного шва. Причиной непосредственных дефектов считается недостаточная мощность электрической дуги при расплавлении окисного слоя (чья точка плавления лежит около 2052 ْ С), а также при технологических ошибках сварочных работ. Влияние недостаточной энергии электрической дуги дополнительно усиливается коэффициентом теплопроводности основного металла. С другой стороны незначительная точка плавления самого алюминия приводит к тому, что как следствие образуются подрезы рядом со сварным швом или поручаются прожоги. Причина в появлении трещин лежит главным образом в выборе присадочного материала и техники сварки; для выбора правильного присадочного материала помогают стандарты на алюминий  его сплавы а также таблицы присадочных материалов, поставляемых поставщиками. Порообразование выходит на первый план если водород попадает  в сварной шов. Превалирующими факторами являются чистота, технология сварочного процесса, подготовка свариваемых кромок и техника сварки, а также состав, структура основного и присадочного материала. Принимая во внимание порообразование на примере применения сплава AlMg4,5Mn чаще используют проволоку из сплава AlMgSi1.

Двойной импульс при сварке тонкого металла (1 … 5 мм)

К самым большим преимуществам сварки двойным импульсом тонкого металла считается  лёгкая свариваемость и хороший внешний вид сварного шва. При сварке в различных пространственных положениях эти преимущества проявляются особенно отчётливо. Сварка выполняется с равномерным движением. Благодаря сварке двойным импульсом с характерным шаговым движением электрической дуги получается сварной шов, подобный шву, полученному при сварке методом TIG. Кроме того необходимое шаговое движение ведёт к специальным приёмам при выполнении сварных работ. Во время действия двойного импульса увеличивается энергия электрической дуги и скорость подачи, при чём гарантируется достаточный провар основного материала. При возвращении к началу импульса режима – этот процесс может быть описан как тормозная фаза - укорачивается  электрическая дуга и сварочный процесс успокаивается.  При неравномерном открытии корня сварного шва это является преимуществом, т.к. сокращается вероятность сквозного прожога. Это на практике означает, что у сварщика появляется время для контроля сварочной ванны. Чтобы действовал способ импульсной сварки, должен существовать капельный перенос без коротких замыканий и разбрызгивания.

В таблице представлены параметры для сварки с использованием двойного импульса для различных толщин алюминия, скорости подачи присадочной проволоки и её амплитуды, а также частоту двойного импульса. В качестве основного правила для сварки тонкого материала следует руководствоваться следующим: чем незначительнее толщина материала, тем выше частота двойного импульса и тем ниже амплитуда подачи проволоки.

migPulse7.png

Таблица. Параметры для сварки с использованием двойного импульса.

Двойной импульс при сварке толстого металла (более 5 мм).

Хорошие свариваемость и внешний вид имеют также значение и при сварке толстого алюминия. Для толщин материала более 5 мм провар и образование пор играют важную роль в оценке метода сварки. При методе сварки с двойным импульсом на глубину провара может влиять выбор амплитуды и частоты,  как вытекает из шлифа, представленного на рисунке.

migPulse8.png

На рисунке представлены срезы углового шва, сваренного на нормальном и двойном импульсе, толщина материала 15 мм, марка AL 6082-T6. Используемые сварочные параметры:

Сварочный ток I=260 … 270 А, для обоих случаев

Напряжение U=28 В

LS (подача проволоки) 11,7 м/мин

Амплитуда 2,1

Частота 2,7 Гц

На верхнем рисунке а) шов сварен на нормальном импульсе

На нижнем рисунке b) шов сварен с использованием двойного импульса

Как пример, на рисунке b) показан угловой шов сваренного на двойном импульсе листа толщиной 15 мм из материала AL 6082-T6. Выбор правильных параметров нужен для размера энергии электрической дуги, делает сварку комфортабельной и с хорошим контролем сварочной ванны, при чём нужная энергия электрической дуги достигается без предварительного подогрева, чтобы проплавить угловой шов.

Пример на рисунке а) показывает угловой шов, полученной при сварке на нормальном импульсе, хорошо видно вид поверхности, при этом энергии не достаточно, чтобы расплавить основной материал в требуемой мере. Способ сварки с использованием двойного импульса подходит для получения хорошего проплавления. Двойной импульс и прямое движение сварочной горелки ускоряет сварку с одной стороны на керамической подкладке с раскрытием корня шва от 4 мм. Особенно упрощается сварка горизонтальных швов, при следовании по верхней кромке углового шва. Порообразование протекает по той же закономерности как и при других формах тока. В сравнительном тесте был сварен горизонтальный шов алюминиевого листа толщиной 6 мм марки AlMgSi1 (Al6082-T6) на керамической подкладке с зазором в корне 4 мм, чтобы исследовать порообразование. Рентгенограмма сварного шва показала, что при сварке на двойном импульсе пор было меньше и они более равномерно распределены по сравнению с традиционной импульсной сваркой.

Резюме.

Инверторная технология открывает многосторонние возможности применения и адаптация источников питания для различных материалов и целей применения. В сварочных аппаратах серии KemppiProEvolution, KemppiFastMigPulse и  KemppiFastMigXинтегрированы панели управления, которые обеспечивают режим традиционной импульсной сварки и сварки с использованием двойного импульса при сварке методом MIG/MAG. Функция двойного импульса и её применяемость для различных потребностей является интересной дополнительной опцией в поиске оптимальных решений в ситуациях, предлагаемых методом импульсной сварки. Их выгода лежит в хорошем качестве сварного шва и его внешним виде, в прямом ведении сварочной горелки и улучшении контроля глубины проплавления.

Назад к списку новостей