Импульсная сварка: преимущества и возможности
Полуавтоматическая сварка в защитных газовых средах на сегодняшний день является наиболее совершенным технологическим подходом к реализации металлических соединений. Но и эта группа методов сварки не избавлена от недостатков, которые проявляются и в разбрызгивании расплава, и в сложностях удержания нормативных параметров дуги. Решить эти проблемы во многом помогла импульсная сварка, которая требует применения специального оборудования и соблюдения особых организационных правил, но с точки зрения качества шва полностью себя оправдывает.
Особенности технологии
Метод предусматривает накладку на базовый сварочный шов дополнительных импульсов тока, частота которых может достигать десятков герц. Что примечательно, процентная доля импульсного тока относительно основного показателя составляет до 15%. Сегодня также разрабатываются технологии подачи двойных импульсов в условиях модуляции. Это дает возможность менять углы наклона термического воздействия, форму и фронтоны. Для оператора это означает повышение функциональности процесса в плане возможностей управления мелкокапельным переносом металла. Иными словами, импульсно-дуговая сварка не минимизирует тот же эффект разбрызгивания расплава с увеличением расходов электродного порошка, а дает больше средств для его регуляции. Если же говорить об отличиях от обычной полуавтоматической сварки, то импульсно-дуговая методика также исключает необходимость выполнения зачистки рабочего участка, отличается понижением выгорания металла, а также дает больше пространства для направления тока. И все это достигается в тех же температурных режимах.
Какое применяется оборудование
Преимущественно это приборы, работающие в режимах МИГ/МАГ-сварки и поддерживающие возможность плавной регулировки токов. Существует две группы аппаратов импульсной сварки:
- Модели с интегрированной системой (автоматической) подачи проволоки с газовым охлаждением.
- Модели с опциональной (подключаемой) системой подачи проволоки. В данном случае предусматривается жидкостное охлаждение.
В обоих вариантах оператор может рассчитывать на возможность точечного контроля частоты и размера капель металлического расплава, которые переводятся в сварочную ванну. Аналогичные функции присутствуют и в стандартных полуавтоматах, но есть принципиальная разница в двух моментах. Во-первых, диапазон регулировки тока простирается от минимального до максимального значения. Во-вторых, импульсная дуга, независимо от контроля со стороны оператора, не допускает возникновения коротких замыканий и почти исключает разбрызгивание. В работе с цветными металлами особенно проявляются возможности детальной настройки аппарата по конкретным режимам эксплуатации. Например, современный полуавтомат с импульсным режимом для сварки алюминия поддерживает синергетическое управление, позволяющее выполнять авто-настройку по толщине заготовки и скорости направления проволоки. Новые режимы MIG-Pulse, к примеру, предотвращают также образование наплывов за счет дробления кристаллов в зоне расплава.
Подготовка аппарата к работе и настройка
В первую очередь выполняется подключение основных компонентов сварочной станции. Конструкция будет включать непосредственно инвертор, трансформаторы или преобразователи от источника питания, газовый баллон и горелку. Далее производится установка оптимальных режимов. Например, как настроить импульсный режим ТИГ-сварки? Это делается через панель управления прибора, где можно задавать тип процесса сварки, а также конкретные параметры по силе тока, толщине проволоки и т. д. К слову, диапазон частотных импульсов обычно составляет от 0,5 до 300 Гц. Чем выше частота, тем больше эксплуатационных эффектов можно будет реализовать автоматом. В частности, это касается уменьшения размера пор в структуре шва и сужения дуги. И напротив, в низком диапазоне реализуется более эффективное управление с точки зрения выбора позиции. Так, опытные сварщики считают наиболее оптимальным направление дуги снизу–вверх (режим PF).
Преимущества контактного импульсного тока
Данная разновидность сварки с регуляцией частот также называется резистивной или сваркой плавлением. От техник с применением дуги ее отличает то, что ток с поддержкой импульсов проходит через два разделенных изделия. Какие плюсы это дает? Новые возможности и преимущества импульсной сварки контактным способом обуславливаются увеличением силы тока, которая возникает в точке соприкосновения двух изделий. Для расплавления металла требуется меньше нагрузки на оборудование, а сила тока и температурный режим увеличиваются. В результате формируется надежное и точечное соединение с аккуратным швом. К слову, все регуляционные возможности при выполнении резистивной сварки сохраняются.
Преимущества ТИГ-сварки с подачей импульсов
Комбинация режима с импульсными токовыми колебаниями и метода TIG-сварки используется нечасто, но у нее есть ряд важных достоинств. В наибольшей степени они касаются возможности уменьшения тепловложения, но этим не ограничиваются. При работе с тонкими листами нержавеющей стали на высоких частотах можно добиться точности формирования шва. Изменение параметров тока при ТИГ-сварке от максимального к минимальному с паузами также позволяет минимизировать нагрев заготовки и ее коробление. На средних частотах можно добиться более эффективной концентрации токов, что способствует глубокому проплавлению при нормативных показателях тепловложения. Также за счет мелкокристаллической структуры сварка нержавеющих сталей на средней импульсной частоте обеспечивает высокую коррозионную стойкость шва. В дальнейшем отпадает потребность в нанесении специальных защитных покрытий, так как сама структура материала не поддерживает развитие ржавчины.
Преимущества МИГ-сварки с подачей импульсов
Главной особенностью данного метода можно назвать бесконтактный способ переноса расплава от проволоки в зону сварки. В сочетании с импульсным режимом тока этот подход дает следующие плюсы:
- Экономия ресурсов газа и проволоки. Применяются расходники с меньшими параметрами, а защитная газовая среда может использоваться для разных задач без подбора дополнительных горелок и наконечников.
- Низкое дымообразование и разбрызгивание. Опять же, за счет более высокой степени контроля и мощностных затрат в принципе оптимизируется процесс термического воздействия и сокращаются негативные факторы.
- Высокая производительность. В режиме МИГ импульсная сварка обеспечивает более высокую эффективность расплава при тех же технико-эксплуатационных параметрах оборудования.
- Надежность и безопасность. Всесторонний контроль сварочного процесса выражается не только в регуляции разбрызгивания и автоматизации отдельных функций, но и в поддержке целого набора защитных опций с отключением при перегревах.
Когда применяется сварка с подачей импульсного тока
Технология разрабатывалась, прежде всего, для нержавейки и на сегодняшний день является одним из самых эффективных методов сварки подобных сталей. При этом область ее применения существенно расширилась, охватывая операции, связанные с обработкой и соединением малоуглеродистых сталей, алюминия, меди, а также серебра и титана. Точечная импульсная сварка хорошо себя проявляет и при соединении тонкостенных деталей, выполненных как из черных, так и на основе цветных металлов. Особенно совмещение импульсного тока с вольфрамовым электродом позволяет минимизировать риски прожогов заготовок в виде тонких листов от 1 до 50 мм.
Слабые стороны сварки с воздействием импульсами
Как и все технологии сварки, в том числе современные, импульсный метод не избавлен от недостатков. Несмотря на выраженные достоинства, его редко применяют в решении типичных задач по причине дороговизны оборудования, увеличении организационных затрат и ряда негативных технологических нюансов. В частности, ТИГ-режим импульсной сварки характеризуется невысокой производительностью и низкой скоростью подачи проволоки. Применение остальных режимов ограничивается высокими требованиями в плане выбора смесей с защитными газами. То есть метод по большей части узкоспециализированный и подходит только для применения в отдельных операциях с определенными условиями.
Заключение
Возможность точного регулирования тока является логическим продолжением концепции инверторной полуавтоматической сварки, которая делает сварочные процессы гибче и функциональнее. Другое дело, что вместе с расширением опционала также накладываются и разного рода ограничения по использованию метода. На любительском уровне, конечно, потребность в импульсной сварке при всех ее достоинствах пока еще не так очевидна. Те же вложения в оборудование и расходные материалы едва ли будут оправданы даже с учетом получения качественного шва. Иначе обстоит дело в промышленности и профессиональном строительстве, где минимизация разбрызгивания расплава в поточном режиме сварки оправдывает организационные сложности.