Импульсная сварка для чего
Импульсная сварка полуавтоматом
Введение
Достоинства импульсной сварки
Что такое импульсная сварка полуавтоматом
Импульсная MIG-сварка – это неконтактный способ переноса металла из присадочной проволоки в сварочный шов. В результате исключается прямой контакт проволоки со сварочной ванной. В рабочем цикле происходит кратковременное изменение величины высокочастотного тока в момент импульса. Благодаря этому снижается тепловложение и образование брызг.
При каждом импульсе создается капля расплавленного металла на кончике проволоки, затем происходит отрыв капли металла, и она вталкивается в сварочную ванну. Капля перемещается в шов (ванную) через сварочную дугу. На каждый пульс по одной капле.
В режиме импульсной MIG-сварки величина тока снижается, когда не нужна дополнительная энергия, что позволяет остыть заготовке. Период «остывания» дает возможность использовать импульсный процесс для сварки тонкостенных и листовых материалов.
Отличие импульсной сварки от других способов переноса металла
Подключение и настройка
Настройка формы волны импульса очень важна при импульсной сварке. К каждому полуавтомату MIG с импульсным режимом идет руководство по эксплуатации и настройке, где подробно описан процесс настройки инверторного аппарата. Правильная настройка импульсного режима MIG-сварки позволяет добиться качественного провара и красивой формы шва.
Что такое импульсная сварка и в чем преимущество этого метода?
Сварочные технологии никогда не отстают от скоростей научно-технического прогресса. Новые методы, материалы или оборудование постоянно пополняют и без того широкий список всевозможных способов соединения металлов и неметаллов.
Импульсная сварка – один из новых методов, который уже нашёл самое широкое применение в монтаже современных мощных трубопроводов и строительстве: как промышленном, так и гражданском.
Особенности импульсной сварки
Этому виду сварки под силу соединение таких капризных металлов как сплавы меди, сталь и многие другие цветные сплавы, в том числе алюминиевые. Импульсная сварка отлично справляется со сложными стыковыми швами при соединении металлических заготовок с толстыми краями.
Исторически импульсная сварка была изобретена и разработана в качестве конкурентного метода электродуговой технологии, у которой имеются определенные недостатки с точки зрения производительности и качества сварочного шва.
Суть процесса
Если коротко, то это процесс последовательного расплавления металла заготовки в определенных точках со следующим этапом в виде покрытия.
Главный элемент данного процесса — так называемая дежурная дуга невысокой мощности, которая продолжает работать в остановках между повторяющимися импульсами и передает импульсный ток лишь частично.
Эта дуга практически не влияет на металл между импульсами, она отлично и устойчиво горит в пространстве. Второе состояние этой же дуги – импульсное, которое плавит металл в точках приложения.
Соотношение токов от дуги в разном состоянии – импульсном и дежурном должно быть правильным, что может ускорить сварку и повысить качество шва.
Возможности классической дуговой сварки в среде защитных газов сильно расширяются, если металл плавится под воздействием импульсной дуги.
Главная ее особенность – специальный режим включения и выключения дуги, которая обусловлена программой в зависимости от природы металлов соединяемых заготовок, толщины их кромок и положения швов в пространстве.
Короткие импульсы производятся за счет энергии специального аккумулятора, который предварительно заряжается от электрической цепи. Главная технологическая особенность и преимущество метода – способность импульсной сварки формировать неразъемные соединения металлов с абсолютно разным составом.
Оборудование для импульсной сварки требуется особое – это особый специализированный — импульсный сварочный аппарат с определенными расходными материалами. Импульсный аппарат генерирует дозированные сварочные импульсы.
Расходными материалами являются разного рода электроды – плавящиеся и неплавящиеся.
В состав импульсного сварочника входят следующие элементы:
Два способа импульсной сварки определяются выбором и использованием электродов:
Так или иначе это контролируемый повторяющийся процесс переноса расплавленного металла расходника в защитной среде газа.
Вот как это происходит:
С точки зрения электрической составляющей процесса импульсной сварки в аппарате применяется трансформация сетевого напряжения в выпрямленное постоянное, после чего оно превращается в напряжение с высокой частотой.
Технические нюансы
До начала работы приёмник энергии нужно подключить к сети электропитания, чтобы зарядить его до нужного уровня. Сама импульсная сварка занимает совсем немного времени, так как используется энергия, имеющаяся в запасе в приемнике. Такую сварку вполне можно выполнить своими руками, она совсем не сверхсложная.
При этом способе отлично контролируется и минимизируется малоприятное явление в виде разбрызгивания капель расплавленного металла. Имеется прекрасная возможность производить сварочные швы высокого качества практически в домашних условиях.
Швы формируются вследствие расплавления отдельных порций металла с последующим покрытием.
Важнейший момент – правильное выставление режима импульсной и дежурной дуги. Если режим верный, процесс пройдет быстро, правильно и, самое главное, безопасно, без всяких кратеров в ответственных стыковых участках.
Жесткость режима является технологической особенностью данного метода. Все дело в длительности импульса. Если его поменять, изменятся все параметры сварки.
Одно из важных преимуществ – возможность контролировать и минимизировать кристаллизацию металла. Можно изменять форму сварочной ванны. Дополнительно можно контролировать и снижать риск деформации сварочного шва.
Данный метод часто применяется для соединения металла с толщиной краев свыше 3-х мм.
Классификация видов
Импульсная сварка подразделяется на четыре вида:
Алгоритм действий
Это один из самых лучших видов сварки в целом. Нет никакого разбрызгивания, не формируются несплавления, варить можно в любом положении, очень экономно расходуются электроды. Швы формируются исключительно качественными без каких-либо прожогов.
Принцип действия сварочного инвертора в сочетании с импульсной технологией следующий: перенос металла электрода в сварочную ванну с одновременным регулированием тока.
Все начинается с формирования капли металла на конце электрода, которая при повышении тока попадает в сварочную ванну. Теперь этот горячий момент должен смениться холодным этапом с остыванием металла. Так может происходить много раз.
Проволока электрода должна быть хорошо разогрета. Это особенно важно при низких значениях тока.
Импульсный сварочный аппарат является чрезвычайно универсальным устройством: его можно применять в том числе и в газовой среде, для соединения металлических деталей самой разной толщины и конфигурации.
Эти аппараты очень удобны в работе с понятными регулировками для грамотной и тонкой настройки. Обычно они снабжены неплохим программным сопровождением, что делает их еще более эффективными по всем критериям.
Главные достоинства метода
Преимущества импульсной сварки:
На сегодняшний день у данного метода есть лишь один конкурент по популярности и эффективности – это сварка полуавтоматом. Она отличается высокой производительностью и, что немаловажно, непрерывностью процесса.
Но серьезным недостатком является разбрызгивание металла, при котором теряется до 30% материала. Кроме потерь, эти брызги нужно чистить после сварки, что очень непросто и портит внешний вид сварочного шва. Сварка импульсом исключает такую беду.
Главная область применения метода – монтаж трубопроводов самого ответственного вида, где особенно важны прочность шва с крепко сформированным обратным валиком без финишной зачистки.
Недостатков у этого метода всего два:
Микроимпульсная сварка
Представьте себе, этот метод нашел отдельное и очень широкое применение в стоматологии — протезировании зубов. Речь о микросварке с использованием титана в виде тонких листов. Специальный микроимпульсный аппарат способен сваривать дентальные сплавы, в том числе титановые.
Качество таких швов нисколько не уступает лазерному стоматологическому аппарату, зато стоимость его значительно ниже. По этой причине они весьма популярны в небольших стоматологических клиниках.
Импульсный сварочник своими руками
Устройство сварочного аппарата вполне позволяет сделать его в домашних условиях для бытового применения. Составные части легко купить, здесь нет никаких проблем. Но не нужно забывать о некоторых нюансах.
Особый фокус – на транзисторах, потому что они быстрее всего ломаются и выходят из строя. На них не экономить, а покупать четыре транзистора высокого качества.
Перед тем, как приступить к работе, нужно обдумать и высчитать силу сварочного тока и мощность устройства. Примеров с подобными расчетами огромное количество в сети, они могут помочь с выработкой верного решения.
Особенности и технология импульсной сварки
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.
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:
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.
Чем интересен импульсный сварочный аппарат?
Импульсная сварка
В сварочном деле появляются все более совершенные технологии. Одна из них – импульсная сварка. Используется импульсная сварочная технология в различных сферах: в строительстве современных трубопроводов, в промышленном и гражданском строительстве и в быту.
Этот вид сварки эффективен в работе с конструкциями, выполненными из сталей и сплавов меди, алюминия, никеля, титана и других цветных металлов. Она используется в сварке стыковых соединений при обработке кромок с узкими щелями из толстолистового металла.
Импульсно дуговая сварка была разработана в качестве альтернативы дуговой сварке, у которой много нареканий по качеству и производительности
Особенности импульсной сварки
Суть импульсной сварочной технологии – соединение металлических поверхностей посредством коротких импульсов, за счет запаса энергии аккумулятора подключаемого к электрической цепи. Ее отличительной особенностью является возможность выполнения неразъемных соединений металлов, имеющих разнородный состав.
Для выполнения сварки импульсным током необходимо специальное оборудование – импульсный сварочник и расходные материалы. Сварочный аппарат – это устройство, который обеспечивает дозирование энергии сварочных импульсов. В качестве расходных материалов используются плавящиеся и неплавящиеся электроды.
В зависимости от типа электродов, сварка выполняется двумя способами:
Импульсная сварка представляет собой цикличный контролируемый процесс переноса металла в среде защитного газа:
В принципе работы импульсного сварочного аппарата используется преобразование сетевого напряжения в постоянное, после чего происходит преобразование выпрямленного напряжения в высокочастотное. В импульсный сварочник входят:
Виды импульсной сварки
Импульсная сварка имеет несколько вариантов. Для каждого из них характерны свои особенности и сферы назначения. Выделяют четыре основных разновидности сварки:
Рассмотрим подробнее каждую из них.
Конденсаторная
Конденсаторная сварка осуществляется агрегатами, как малой, так и большой мощности. Максимально выдаваемый ток мощных агрегатов может достигать 100 000 А и больше.
Сварочные аппараты конденсаторного типа отличаются большой точностью дозирования энергии, затрачиваемой на сварочный импульс.
Эта сварка осуществляется путем сильного выплеска энергии и предназначается для соединения алюминия и нержавеющих сталей.
Инерционная
Этот вид сварного соединения имеет в своей основе применение накопленной энергии вращающегося массивного маховика генератора. Для разгона и вращения маховика в конструкции имеется электродвигатель.
Накопленная маховиком кинетическая энергия, после снижения частоты оборотов передается импульсам тока сварки.
Для выполнения инерционной сварки применяется сварочный инвертор импульсный – аппарат, принцип работы которого заключается в использовании импульсного резонанса.
Магнитно-импульсная
Сварочное оборудование магнитно-импульсного типа преобразует электрическую энергию в механическую. Это происходит за счет наведения магнитного поля. Под его действием, и под действием высокого давления, происходит сварное соединение между деталями. Магнитно-импульсная сварка применяется в соединении любых материалов как однородных, так и разнородных по составу.
Аккумуляторная
В аппаратах, предназначенных для аккумуляторной сварки, используются щелочные аккумуляторы. Они имеют прочную конструкцию и хорошо выдерживают короткие замыкания.
Что выбрать – полуавтоматическую сварку или импульсно-дуговую?
В последнее время распространение получила импульсно дуговая сварка полуавтоматом. Он состоит из сварочной горелки и устройства автоматизированной подачи сварочной проволоки. Надо сказать, что это единственная автоматизированная операция.
К преимуществам данного вида сварки относят высокую производительность и непрерывность сварочного процесса. Но, у метода есть и недостатки. Это, прежде всего – разбрызгивание металла во время сварки. Почти 30% проволоки не попадает точно в шов.
Брызги металла требуют дополнительных трудозатрат на их зачистку, что в свою очередь портит внешний вид изделия.
Импульсная сварка ручная лишена этих недостатков. Использование данной сварочной технологии позволяет получать максимально качественные сварочные параметры. Она сочетает в себе лучшие достижения других технологий. Вот основные ее достоинства:
Импульсную сварку применяют в монтаже трубопроводов разного назначения. Для этих конструкций очень важен провар шва и и хорошо сформированный обратный валик, не требующий зачистки. Такой шов отличается высокой прочностью.
К недостаткам технологии можно отнести невозможность ее использования на больших сварочных площадях и необходимость интенсивного охлаждения индуктора.
Микроимпульсная сварка
Импульсная сварочная технология получила свое развитие в зубопротезировании в виде дуговой микросварки. Ее преимущества заключаются в целесообразности использования этой технологии при сварке такого тонколистового зуботехнического металла как титан.
Используемый микроимпульсный сварочный аппарат хорошо себя зарекомендовал в зуботехнической практике. Это устройство способно соединять любые дентальные сплавы, в том числе титан. По качеству сварного шва он не уступает лазерному аппарату, но при этом стоит гораздо дешевле.
Поэтому его могут себе позволить владельцы даже небольших зуботехнических клиник.
Микроимпульсный сварочный аппарат имеет закрытый корпус, который защищает от искр и вспышек, а также оснащен удобным наконечником и яркими светодиодами, что позволяет работать с максимальным удобством. Для работы с подобным устройством навыков сварщика не требуется.
Импульсный сварочный аппарат своими руками
В домашних условиях можно изготовить сварочный аппарат своими руками. Запчасти для этого устройства можно легко найти в продаже, однако при этом надо учитывать некоторые тонкости.
Особое внимание необходимо уделить транзисторам, так как они быстро выходят из строя. Поэтому на этих деталях лучше не экономить. Самодельный сварочный инвертор оснащается четырьмя транзисторами, которые присоединяются к изолированным радиаторам.
Для того чтобы правильно собрать импульсный сварочный аппарат, необходимо просчитать его мощность и силу тока. Примеры расчетов можно посмотреть в Интернете.
Установленный фильтр поможет поддерживать напряжение 220 В. Для сборки своего аппарата понадобятся инструменты и специальные приборы, такие как осциллограф, паяльник, мультиметр, вольтметр и т.д.
Во время сборки следует соблюдать технику безопасности.
Поделись с друзьями
Преимущества импульсных сварочных аппаратов
Современные образцы сварочного оборудования, посредством которых реализуется так называемая импульсная сварка, представлены на отечественном рынке изделиями инверторного типа. Эта разновидность сварочных аппаратов позиционируется как электронные преобразователи высокочастотного типа, способные работать с различными видами расходного материала.
В импульсной сварке применяют как штучные покрытые электроды, так и сварочную проволоку или специальные присадки, используемые при сварке в полуавтоматическом режиме. В отличие от обычных понижающих трансформаторов импульсный сварочный аппарат характеризуется особым подходом к формированию рабочей дуги.
Принцип действия
Что касается непосредственно конструкции изделий инверторно-импульсного типа, то отличие от обычных аппаратов выражается в наличии в их составе специального встроенного блока управления.
Характерной особенностью модификации сварочных аппаратов с импульсным режимом сварки является наличие в них встроенного преобразователя, работающего на высоких частотах.
Типовая схема такого устройства обеспечивает получение требуемой величины тока во вторичной обмотке путём его импульсного преобразования. Полученное на выходе напряжение ещё раз преобразуется затем в удобную для сварки форму (выпрямляется или приводится к требуемому виду).
Чисто конструктивно инвертор представляет собой понижающий трансформатор импульсного типа с рядом дополнительных функций, обеспечивающих работоспособность самого электронного преобразователя и схемы его управления.
Действующие значения переменного напряжения во вторичной цепи инверторных аппаратов могут понижаться до значений порядка 60-70 Вольт. Это гарантирует возможность подключения к ним токовой нагрузки величиной до 110-130 Ампер.
Встроенная в импульсный аппарат электроника позволяет управлять его работой и поддерживать требуемый характер сварки (аргонный режим или любой другой).
По своей сложности инверторные полуавтоматы превосходят все известные типы сварочных аппаратов, однако при этом с их помощью удаётся достичь более высокого качества соединений.
Также необходимо отметить, что самостоятельная работа с импульсным оборудованием вследствие его надёжности и высокого уровня автоматизации доступна даже начинающим сварщикам.
Особенности схемных решений
Электронная схема инверторного аппарата содержит в своём составе несколько блоков, каждый из которых отвечает за определённый шаг в общем преобразовании входного напряжения. За счёт такого распределения функций удаётся сформировать токовые импульсы значительной величины, поддерживающие электрический разряд требуемого качества.
Преобразовательная цепочка импульсного аппарата начинается с низкочастотного выпрямителя, на который подаётся сетевое напряжение 220 Вольт (50 Герц). На его выходе образовавшиеся после выпрямления пульсации сглаживаются конденсаторным фильтром.
После фильтра постоянный ток поступает на непосредственно инвертор (блок высокочастотных транзисторных переключателей), коммутирующий выпрямленное входное напряжение с частотой порядка 55-75 килогерц. За счёт этого осуществляется обратное преобразование выпрямленного напряжения в переменный ток, но уже более высокой частоты.
На следующем этапе переменное напряжение подаётся на понижающий трансформатор, обеспечивающий возможность подключать к вторичной обмотке большую по величине токовую нагрузку.
На выходе трансформаторной схемы осуществляется повторное выпрямление напряжения с целью организации заданного режима сварного тока, поступающее на держатель с электродом.
Даже поверхностное знакомство со схемой инверторного устройства позволяет сделать вывод, что вся цепочка преобразований используется с одной целью – получить на выходе аппарата ток требуемой мощности и качества.
Преимущества
К преимуществам импульсного сварочного оборудования можно отнести следующие его свойства:
Благодаря системному управлению в инверторно-импульсных сварочных аппаратах удаётся реализовать автоматическое управление режимами, определяемыми такими параметрами как толщина металла, скорость подачи проволоки и сила тока.
В импульсных аппаратах применяются инновационные технологии, позволяющие получать эффективную дугу с возможностью двукратного снижения производственных затрат.
Несмотря на относительно высокие стоимостные показатели, образцы импульсной сварочной техники используются не только на массовых производствах, но и в домашнем хозяйстве.
Наибольшей популярностью пользуются они у профессионалов, поскольку позволяют выполнять любые сварочные работы с более высоким качеством шовных соединений.
Виды сварочных агрегатов и их выбор
Образцы импульсных преобразователей представлены на отечественном рынке двумя вариантами исполнения:
При выборе нужного образца инверторного устройства, как правило, исходят из соответствия их параметров требуемым режимам сварки в рабочих условиях.
Для определённой категории сварщиков более подходят максимальные критерии выбора сварочного аппарата.
При их оценке следует исходить из того, что независимо от режимов сварки максимальные характеристики в инверторе определяются не предельными токовыми показателями, а величиной преобразуемого инвертором напряжения. Значения рабочего тока в данном случае – это производная от действующих в устройстве напряжений.
Чем большее напряжение способен преобразовать инверторный модуль – тем более мощную токовую нагрузку можно подключать к выходу сварочного аппарата.
Но в данной ситуации предельные характеристики инверторного устройства не являются определяющим фактором его выбора. Гораздо важнее для сложных импульсных аппаратов выбор диапазона их возможностей.
Такой подход к оценке инверторных преобразователей предполагает учёт всего набора режимов их работы и сфер применения этих возможностей (аргонодуговая сварка, например).
Должное внимание следует уделить и системе охлаждения импульсного аппарата, от эффективности и надёжности которой в значительной степени зависят работоспособность и сроки эксплуатации устройства.
Импульсная сварка: устройство сварочного аппарата, применение и принцип действия
Сварочные технологии никогда не отстают от скоростей научно-технического прогресса. Новые методы, материалы или оборудование постоянно пополняют и без того широкий список всевозможных способов соединения металлов и неметаллов.
Импульсная сварка – один из новых методов, который уже нашёл самое широкое применение в монтаже современных мощных трубопроводов и строительстве: как промышленном, так и гражданском.
Особенности импульсной сварки
Этому виду сварки под силу соединение таких капризных металлов как сплавы меди, сталь и многие другие цветные сплавы, в том числе алюминиевые. Импульсная сварка отлично справляется со сложными стыковыми швами при соединении металлических заготовок с толстыми краями.
Исторически импульсная сварка была изобретена и разработана в качестве конкурентного метода электродуговой технологии, у которой имеются определенные недостатки с точки зрения производительности и качества сварочного шва.
Суть процесса
Принцип импульсной сварки.
Если коротко, то это процесс последовательного расплавления металла заготовки в определенных точках со следующим этапом в виде покрытия.
Главный элемент данного процесса — так называемая дежурная дуга невысокой мощности, которая продолжает работать в остановках между повторяющимися импульсами и передает импульсный ток лишь частично.
Эта дуга практически не влияет на металл между импульсами, она отлично и устойчиво горит в пространстве. Второе состояние этой же дуги – импульсное, которое плавит металл в точках приложения.
Соотношение токов от дуги в разном состоянии – импульсном и дежурном должно быть правильным, что может ускорить сварку и повысить качество шва.
Возможности классической дуговой сварки в среде защитных газов сильно расширяются, если металл плавится под воздействием импульсной дуги.
Короткие импульсы производятся за счет энергии специального аккумулятора, который предварительно заряжается от электрической цепи. Главная технологическая особенность и преимущество метода – способность импульсной сварки формировать неразъемные соединения металлов с абсолютно разным составом.
Оборудование для импульсной сварки требуется особое – это особый специализированный — импульсный сварочный аппарат с определенными расходными материалами. Импульсный аппарат генерирует дозированные сварочные импульсы.
Расходными материалами являются разного рода электроды – плавящиеся и неплавящиеся.
В состав импульсного сварочника входят следующие элементы:
Электрическая схема устройства импульсной сварки.
Два способа импульсной сварки определяются выбором и использованием электродов:
Так или иначе это контролируемый повторяющийся процесс переноса расплавленного металла расходника в защитной среде газа.
Вот как это происходит:
С точки зрения электрической составляющей процесса импульсной сварки в аппарате применяется трансформация сетевого напряжения в выпрямленное постоянное, после чего оно превращается в напряжение с высокой частотой.
Технические нюансы
До начала работы приёмник энергии нужно подключить к сети электропитания, чтобы зарядить его до нужного уровня. Сама импульсная сварка занимает совсем немного времени, так как используется энергия, имеющаяся в запасе в приемнике. Такую сварку вполне можно выполнить своими руками, она совсем не сверхсложная.
Швы формируются вследствие расплавления отдельных порций металла с последующим покрытием.
Важнейший момент – правильное выставление режима импульсной и дежурной дуги. Если режим верный, процесс пройдет быстро, правильно и, самое главное, безопасно, без всяких кратеров в ответственных стыковых участках.
Импульсная сварка на постоянном токе
Жесткость режима является технологической особенностью данного метода. Все дело в длительности импульса. Если его поменять, изменятся все параметры сварки.
Одно из важных преимуществ – возможность контролировать и минимизировать кристаллизацию металла. Можно изменять форму сварочной ванны. Дополнительно можно контролировать и снижать риск деформации сварочного шва.
Данный метод часто применяется для соединения металла с толщиной краев свыше 3-х мм.
Классификация видов
Импульсная сварка подразделяется на четыре вида:
Алгоритм действий
Это один из самых лучших видов сварки в целом. Нет никакого разбрызгивания, не формируются несплавления, варить можно в любом положении, очень экономно расходуются электроды. Швы формируются исключительно качественными без каких-либо прожогов.
Схема конденсаторной сварки.
Принцип действия сварочного инвертора в сочетании с импульсной технологией следующий: перенос металла электрода в сварочную ванну с одновременным регулированием тока.
Все начинается с формирования капли металла на конце электрода, которая при повышении тока попадает в сварочную ванну. Теперь этот горячий момент должен смениться холодным этапом с остыванием металла. Так может происходить много раз.
Проволока электрода должна быть хорошо разогрета. Это особенно важно при низких значениях тока.
Эти аппараты очень удобны в работе с понятными регулировками для грамотной и тонкой настройки. Обычно они снабжены неплохим программным сопровождением, что делает их еще более эффективными по всем критериям.
Главные достоинства метода
Преимущества импульсной сварки:
Чертеж устройства импульсной сварки.
На сегодняшний день у данного метода есть лишь один конкурент по популярности и эффективности – это сварка полуавтоматом. Она отличается высокой производительностью и, что немаловажно, непрерывностью процесса.
Но серьезным недостатком является разбрызгивание металла, при котором теряется до 30% материала. Кроме потерь, эти брызги нужно чистить после сварки, что очень непросто и портит внешний вид сварочного шва. Сварка импульсом исключает такую беду.
Главная область применения метода – монтаж трубопроводов самого ответственного вида, где особенно важны прочность шва с крепко сформированным обратным валиком без финишной зачистки.
Недостатков у этого метода всего два:
Микроимпульсная сварка
Представьте себе, этот метод нашел отдельное и очень широкое применение в стоматологии — протезировании зубов. Речь о микросварке с использованием титана в виде тонких листов. Специальный микроимпульсный аппарат способен сваривать дентальные сплавы, в том числе титановые.
Качество таких швов нисколько не уступает лазерному стоматологическому аппарату, зато стоимость его значительно ниже. По этой причине они весьма популярны в небольших стоматологических клиниках.
Импульсный сварочник своими руками
Устройство сварочного аппарата вполне позволяет сделать его в домашних условиях для бытового применения. Составные части легко купить, здесь нет никаких проблем. Но не нужно забывать о некоторых нюансах.
Перед тем, как приступить к работе, нужно обдумать и высчитать силу сварочного тока и мощность устройства. Примеров с подобными расчетами огромное количество в сети, они могут помочь с выработкой верного решения.
Импульсная сварка: преимущества и возможности
«Сварка – процесс создания неразъёмного соединения в результате расплавления кромок, образования общей сварочной ванны и последующей её кристаллизации» – так звучит определение хорошо известного многим сварочного процесса.
Как известно, сварка в своём нынешнем виде была изобретена в 30-е – 40-е годы прошлого века.
За столь долгий срок некогда простой процесс обрёл вид сложной технологической операции, на смену неплавящемуся угольному электроду пришла расходуемая сварочная проволока, трансформаторы уступили место электронике и инверторам, а качество соединений повысилось за счёт применения различной газовой и порошковой защиты.
В последнее время наибольшее распространение получила полуавтоматическая сварка плавящейся проволокой в среде защитных газов благодаря простоте использования, обширному диапазону свариваемых материалов и толщин, невысокой цене на оборудование при его малых габаритах и возможности автоматизации и роботизации.
Многие сварщики как частники, мелкие конторки так и рабочие промышленных гигантов государственного масштаба остановили свой выбор именно на полуавтоматах, подчёркивая повышенный КПД (в сравнении с применяемой ранее ручной дуговой сваркой плавящимся электродом), неприхотливость в работе и значительное сокращение дефектов шва на выходе изделий.
Прогресс не стоит на месте, а значит и без того простые в применении аппараты для полуавтоматической сварки с каждым годом приобретают всё новые технологии по улучшению сварочного процесса и предотвращению возникновения дефектов и напряжений в сварочном шве.
| Сварка алюминия в импульсном режиме аппаратом CEA DIGITECH VISION PULSE 5000 |
Одной из таких технологий является возможность импульсной сварки.
Процесс создания сплошных сварных швов посредством расплавления металла с управляемым переносом «один импульс – одна капля» получил название импульсной сварки.
Используя импульсную дугу в виде источника тепла, можно существенно расширить возможности традиционной сварки в защитной газовой среде.
Импульсная MIG/MAG сварка представляет собой вариант обычного процесса сварки MIG/MAG, в котором ток пульсирует с частотой. Некоторые современные аппараты позволяют регулировать частоту импульса.
Поскольку скорость подачи электродной проволоки не равна скорости её плавления, был введён дополнительный импульс для контроля переноса металла при работе на малых токах путем наложения импульсов высокого тока короткой длительности.
Цикл состоит из применения многократного импульсного тока в течение постоянного фонового тока, что обеспечивает образование капли на конце электрода.
Электродинамические силы, резко увеличиваясь, сужают шейку капли, сбрасывая ее в сварочную ванну. В данном случае можно применять как одиночные, так и целую группу импульсов.
Стабильность всего MIG/MAG процесса напрямую зависит от соотношения длительности и величины импульсов и пауз между ними.
Методом подбора тока импульса и дуги можно ускорить плавку проволоки электрода, способствовать изменению формы и размеров сварочного шва. Наконец, можно уменьшить нижний предел сварочного тока, который отвечает за стабильность горения дуги.
Управляемый перенос металла помогает улучшить качество сварки. Данный метод является одним из самых лучших и эффективных. Во время осуществления импульсной сварки разбрызгивания совершенно отсутствуют, не образуются несплавления.
По сравнению со сваркой неплавящимся электродом импульсная сварка позволяет в 3—8 раз повысить производительность процесса и значительно снизить сварочные деформации при практически одинаковом качестве сварных соединений.
Импульсная сварка может применяться для конструкций ответственного назначения из разных марок сталей, алюминиевых, медных, никелевых сплавов и титана толщиной от 1 до 50 мм при выполнении швов во всех пространственных положениях.
Благодаря высокой пространственной стабилизации дуги и возможности применения вылета электрода большой длины этот процесс может быть успешно применен для сварки стыковых соединений толстолистовых материалов с узкощелевой подготовкой кромок.
Наибольшее распространение импульсная сварка получила для соединения алюминиевых сплавов толщиной ≥1,5 мм и специальных сталей толщиной > 1 мм.
Для каждого сварочного тока должны быть выбраны оптимальные частота и энергия импульсов. Частоту 50 Гц следует применять при малых токах, когда использование частоты 100 Гц невозможно. При токах свыше 70—100 А следует применять частоту 100 Гц, так как при частоте 50 Гц увеличивается чешуйчатость шва, его пористость и дымообразование.
Современные сварочные аппараты позволяют использовать широкий диапазон амплитуд импульсов различной длительности и формы волны на частотах от нескольких герц до нескольких сотен герц. Амплитуда и длительность импульса, объединённые должным образом, создают дугу, способную расплавить и отсоединять каплю электродной проволоки диаметром, близким к толщине этой проволоки.
Такая дуга в паузах между возбуждениями импульса не оказывает существенного влияния на глубину расплавления металла.
За счет этого достигается устойчивое горение дуги в пространстве, улучшается качество сварки: отсутствует разбрызгивание расплавленного металла проволоки, целиком устраняются кратеры из сварных точек при уменьшении требуемых участков перекрытия в месте сварного шва.
Выбор целесообразного отношения токов дуг (импульсной и дежурной) способен также значительно ускорить процесс сварки, но этот процесс является сложной операцией. Высота и длительность импульса зависят от состава проволоки, её диаметра и в меньшей степени от состава защитного газа.
Более всего для контроля параметров импульса подходят аппараты с синергетической системой управления. Такие аппараты позволяют не только настраивать основные параметры сварочного процесса: величину фонового и импульсного тока, времени их протекания, длину дуги и т.д.
, но и отталкиваться от предустановленных программ, рассчитанных специально под конкретные данные, как свариваемого материала, так и используемых «расходников»: состава газовой защиты и присадочной проволоки.
Подобные настройки хорошо заметны на приведённых ниже изображениях меню аппарата CEA DIGITECH.
Меню выбора программ для сварки различных материалов аппарата DIGITECH
Основные преимущества импульсного режима MIG/MAG сварки:
• Она позволяет добиться плавной, без брызг сварки на средних токах (50-150A), которые иначе подходят только для сварки короткой дугой с непериодичной подачей металла в зону сварки и, как следствие, появление брызг металла.
• Импульсная передача является промежуточной между струйным переносом и сваркой короткой дугой, которая может быть слишком “холодной” (из-за прерывистого образования электрической дуги, дуга эффективно ‘выходит’ между каждым циклом плавления). Это делает его идеальным для сварки больших толщин, где необходим контроль тепловложения, но для которых струйный перенос будет уже слишком “горячим”.
• Импульсный режим MIG сварки позволяет сваривать при более высоких скоростях там, где погружённая дуга или струйный перенос не применимы.
• Возможность перехода капельного переноса в мелкокапельный и струйный.
Двойной импульс
| Сварка алюминия двойным импульсом аппаратом CEA DIGITECH VISION PULSE 5000 |
Сутью MIG/MAG процесса с двойными импульсами является модулирование высокочастотного несущего сварочного тока, вырабатываемого силовым инвертором, с низкочастотными импульсами, которые формируются вторичным инвертором. При этом существенно изменяется форма импульса и соотношения ток/пауза.
За счет изменения формы импульса и угла наклона фронта волны импульса появляется возможность получения управляемого мелкокапельного переноса в режиме короткого замыкания.
Режим короткого замыкания характеризуется плавным перетеканием капли с конца электродной проволоки в сварочную ванну.
Размер капли практически соответствует диаметру электродной проволоки, что позволяет уменьшить размер ванны жидкого металла и улучшить растекание капли в ванне. Уменьшение размера ванны ведет к правильному равномерному формированию обратного валика, повышая качество корневого прохода и улучшая условия сварки тонкого металла.
При работе с тавровыми швами двойной импульс тока позволяет получить шов с вогнутым катетом и избежать появления вероятных концентраторов напряжений в зоне сплавления.
Что касается системы настроек режима сварки, то она, прежде всего, зависит от назначения аппарата, цены и, если есть возможность, предустановленных программ, расширяющих функции. Так, аппарат СЕА DIGITECH, помимо наглядного интуитивно понятного меню, обладает гибкими настройками параметров сварки как импульсной, так и двойным импульсом на всех этапах процесса.
| Выбор режима сварки двойным импульсом | Экран регулировки силы тока и напряжения |
Регулировочные параметры отображены квадратами, настраиваемый параметр подсвечен зелёным.
Слева направо: предварительная подача газа, стартовая скорость, горячий старт, начальный ток, начальная длина дуги, начальное нарастание, конечное затухание, конечный ток, конечная длина дуги, растяжка дуги, послесварочный газ.
Диаграмма двойного импульса с настройками: первая модуляция (от I1 до I2), разность токов двойного импульса, длительность двойного импульса, баланс двойного импульса, частота двойного импульса, вторая модуляция (от I2 до I1).
Регулировка динамики/частоты импульса для режима ULTRASPEED (специальная функция полуавтоматов СЕА).
В линейке СЕА следующие аппараты имеют возможность полуавтоматической сварки MIG/MAG с использованием импульса/двойного импульса: DIGISTAR 250/2000, DIGITECH VISION PULSE 3200/3300/4000/5000. C описанием аппаратов Вы можете ознакомиться, просто нажав на интересующую модель.
Импульсная сварка
Главная » Статьи » Импульсная сварка
Импульсная сварка является одной из самых востребованных. Существует несколько типов сваривания, каждый из них пользуется успешностью и применяется в конкретном случае.
Классификация основных видов сварки.
Различают контактную, ручную дуговую, лазерную, импульсную сварку. Последняя является одним из самых продвинутых и успешных методов, в процессе скрепления деталей используется специализированный агрегат.
Данный метод был разработан для замещения обычного дугового сваривания.
Параметры сварки
Процесс можно произвести своими руками, методика позволяет получить надежные, прочные соединения (они могут быть выполнены из цветных металлов и различных стальных деталей).
Сварочная операция не займет много времени, в процессе применяется запас энергии в приемнике.
Приемник требуется подключить к сети электропитания и зарядить до определенного уровня, линии электропередач при этом не перегружаются.
Принципиальная схема импульсного сварочного аппарата для точечной сварки.
Сварочные аппараты не позволяют материалу разбрызгиваться. Благодаря новшествам импульсные аппараты дают возможность получать самодельные швы, которые образуются за счет расплавления отдельных компонентов с покрытием.
Дежурная и импульсная дуги должны быть выставлены в верном значении, благодаря этому сварка пройдет максимально правильно и безопасно, кратеров в местах стыка не будет. Сварка импульсная имеет свои технологические особенности, одна из основных — жесткость режима. Данный параметр указывает на продолжительность импульса.
Если оператор изменит некоторые параметры сварочного процесса, он может поменять параметры сварки. Помимо этого, можно корректировать форму сварочной ванны. Имеется возможность контроля кристаллизации металла.
Благодаря некоторым функциям можно нормализовать сварочный самодельный шов, отрегулировать пределы, в которых возможна деформация.
Импульсный сварочный аппарат часто необходим для скрепления металлических листов толщиной от 3 мм. Методика отлично подходит для создания швов в различных пространственных положениях. Технологии импульсной сварки используются при создании различных швов.
Чтобы обеспечить источник питания во время сварки, необходимо использовать преобразователи тока.
Аккумулятор-приемник подает импульсы в область сварочного соединения, импульсы при этом очень короткие, но мощные, в общих чертах процесс сваривания схож с привычными нам технологиями.
Особенности и порядок выполнения импульсной сварки своими руками
На сегодняшний день разработано и успешно введено в эксплуатацию множество способов сварки: контактная, ручная дуговая, импульсная и даже лазерная сварка, а также ряд узкоспециализированных методик.
Импульсная сварка является одним из наиболее эффективных и современных методов. Предполагает использование специального импульсного сварочного агрегата.
Такая сварка была разработана в качестве более универсальной и производительной альтернативы дуговой сварки, имеющей множество недостатков.
Электрическая схема бытового сварочного аппарата.
Основные параметры импульсной сварки
Рассматриваемая сварка своими руками позволяет получать высококачественные соединения преимущественно стальных изделий и деталей из цветных металлов. Метод основывается на выполнении кратковременной сварочной операции с применением запаса энергии в аккумуляторе либо приемнике.
Данный приемник подключается к электросети и постоянно заряжается до определенного значения, не перегружая линии электропередач. При выполнении сварки приемник импульсом отдает накопленную энергию. Так что аккумулятор представляет собой своего рода сглаживающий фильтр, благодаря которому скорость и качество сварки существенно увеличивается.
Импульсная сварка способствует существенному снижению количества разбрызгиваемого металла, стекающего с электродов.
Электрическая схема синхронизации скорости подачи присадочной проволоки при импульсной сварке.
В случае если работа будет вестись с применением неплавящихся электродов, импульсная дуга будет контролировать формирование сварного соединения и обеспечивать максимально эффективное проплавление металла изделий. При работе же с плавящимся электродом за счет дуги будет контролироваться плавление и перенос электродного металла в шов с одновременным регулированием разбрызгивания сварочной капли.
Современные импульсные аппараты для сварки позволяют получать сплошные швы за счет расплавления отдельных точек с дальнейшим покрытием. В перерывах между подачами импульса агрегат обеспечивает поддержку маломощной дуги. Сила тока такой дуги составляет максимум 15% от значения импульсного тока. Это нужно для поддержания дуги в устойчивом состоянии.
Важно, чтобы импульсная и дежурная дуга были выставлены в правильном соотношении. Благодаря этому будет обеспечено исключение кратеров в местах сварки, снижена зона требуемого перекрытия точек соединения и в целом увеличена скорость работы.